Quand vous pensez à un robot industriel, qu’est-ce qui vous vient à l’esprit ?

Les robots articulés comme ceux-ci sont largement reconnus, grâce aux publicités des constructeurs automobiles et aux séquences de danse des robots. Les robots SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) sont également bien reconnus en raison de leur adoption et de leur prolifération dans les usines depuis le début des années 1980. Ces deux robots – articulés et SCARA – combinent des mouvements linéaires et rotatifs, ce qui permet une maniabilité pour des tâches complexes. Les robots articulés sont analogues au bras humain, avec six axes de mouvement : trois de translation (linéaires) et trois de rotation (pensez à votre épaule, votre coude et votre poignet). Les robots SCARA ont quatre axes de mouvement : X, Y, Z et thêta (un peu comme votre bras, si votre épaule était immobilisée).

Les robots cartésiens sont moins répandus dans la culture populaire, mais omniprésents dans les applications industrielles allant de l'emballage à la fabrication de semi-conducteurs. Comme leur nom l'indique, ces robots travaillent selon les trois axes cartésiens – X, Y et Z – bien qu'ils puissent inclure un axe thêta pour l'outillage en bout de bras. Bien que moins « sexy » que les robots articulés et SCARA, les robots cartésiens sont beaucoup plus polyvalents, avec des capacités de charge plus élevées pour leur taille et, dans de nombreux cas, une meilleure précision. Ils sont également très adaptables, car les axes peuvent être mis à niveau ou modifiés avec relativement peu de reconfiguration pour répondre aux exigences évolutives du produit ou de l'application.

Les robots cartésiens sont toutefois limités par leur conception intrinsèquement en porte-à-faux, ce qui limite leur capacité de charge. Cela est particulièrement vrai lorsque l'axe le plus extérieur (Y ou Z) a une grande longueur de course, provoquant un moment de charge important sur les axes de support. Dans les cas où de longues courses et des charges élevées sont nécessaires, un robot à portique est la meilleure solution.

Du Cartésien au Gantry :

Un robot à portique est un style modifié de robot cartésien, utilisant deux axes X (ou de base) plutôt que l'axe de base unique trouvé chez les cartésiens. L'axe X supplémentaire (et parfois les axes Y et Z supplémentaires) permet au robot de gérer des charges et des forces plus importantes, ce qui le rend idéal pour le prélèvement et le placement de charges utiles lourdes ou le chargement et le déchargement de pièces. Chaque axe est basé sur un actionneur linéaire, qu'il s'agisse d'un actionneur « fait maison » assemblé par l'OEM ou l'intégrateur, ou d'un actionneur pré-assemblé provenant d'une entreprise de mouvement linéaire. Cela signifie qu'il existe des options presque illimitées pour permettre toute combinaison de vitesses élevées, de courses longues, de charges utiles lourdes et d'une précision de positionnement élevée. Les exigences particulières en matière d'environnements difficiles ou de faible bruit sont facilement intégrées, et si l'application nécessite des processus simultanés mais indépendants, les axes horizontaux peuvent être construits avec des moteurs linéaires utilisant plusieurs chariots.

Les robots à portique sont généralement montés au-dessus de la zone de travail (d'où le terme commun « portique aérien »), mais si la pièce ne convient pas à une manipulation par le haut, comme c'est le cas des cellules et modules solaires, le portique peut être configuré pour fonctionner. du dessous de la pièce. Et bien que les robots à portique soient généralement considérés comme de très grands systèmes, ils conviennent également aux machines plus petites, même de la taille d'un bureau. Comme un robot à portique possède deux axes X, ou axes de base, la charge de moment présentée par les axes Y et Z, ainsi que la charge utile de travail, sont résolus en tant que forces sur les axes X. Cela augmente considérablement la rigidité du système et permet, dans la plupart des cas, aux axes d'avoir des longueurs de course plus longues et des vitesses plus élevées qu'un robot cartésien similaire.

Lorsqu'il y a deux axes en parallèle, il est courant qu'un seul d'entre eux soit entraîné par le moteur, afin d'éviter toute liaison qui pourrait résulter d'un mouvement légèrement désynchronisé entre les deux. Au lieu d'entraîner les deux axes, un arbre de liaison ou un tube de torsion est utilisé pour transférer la puissance du moteur au deuxième axe. Et dans certains cas, le deuxième axe peut être un « fou » ou un suiveur, constitué d’un guide linéaire pour supporter la charge, mais pas de mécanisme d’entraînement. La décision de conduire ou non le deuxième axe et comment dépend de la distance entre les deux axes, du taux d'accélération et de la rigidité de la connexion entre eux. Piloter un seul axe sur une paire réduit également le coût et la complexité du système.

Le dimensionnement d'un robot cartésien ou à portique est plus compliqué que le dimensionnement d'un SCARA ou d'un robot articulé (qui sont généralement spécifiés avec trois paramètres : portée, vitesse et précision), mais les fabricants ont facilité le processus au cours des dernières années en introduisant des systèmes et des systèmes préconfigurés. des outils en ligne, tels que le configurateur EasySelect de Rexroth ou le générateur de modules linéaires 3D d'Adept. Ces outils permettent à l'utilisateur de spécifier l'orientation et la taille des axes, ainsi que les paramètres de base de course, de charge et de vitesse. Les fichiers CAO téléchargeables constituent également une offre standard des fabricants de robots cartésiens et à portique, ce qui les rend faciles à intégrer dans une conception ou une configuration de flux de travail, un peu comme SCARA et les robots articulés. Bien que les robots articulés et SCARA soient facilement reconnus et que les robots cartésiens soient largement déployés, la conception du portique surmonte leurs limitations inhérentes en termes de charge, de vitesse, de portée et de répétabilité, avec un niveau inégalé de personnalisation et de flexibilité. En un mot, les robots à portique offrent la meilleure combinaison de charge utile et de course.