Que sont les robots à six axes ?
Pour de nombreux processus de fabrication, les robots cartésiens fonctionnent bien. Cependant, il y a des moments où un robot avec plus de capacités de mouvement fonctionne mieux. Découvrez les robots à six axes, leurs mouvements et les applications populaires.
Les robots cartésiens se déplacent sur les axes x, y et z. Il a trois degrés de liberté de mouvement. L'inconvénient des robots cartésiens ou linéaires est qu'ils ne peuvent ni s'incliner ni tourner, mais uniquement se déplacer le long des trois axes linéaires. Lorsqu'il y a plus de degrés de liberté (également appelés axe de mouvement), des mouvements plus polyvalents et précis peuvent être exécutés par les robots. Les robots humanoïdes comme Honda ASIMO ont plus de 30 degrés de liberté/axe.
Avoir un si grand nombre d'axes n'est pas nécessaire pour la plupart des opérations industrielles. Une grande partie peut être réalisée avec seulement trois axes de robots cartésiens. SCARA fournit une fonction de rotation en plus des trois axes des robots cartésiens, pour un total de quatre degrés de liberté. Les robots à six axes ont six degrés de liberté.
Bras de robot à six axes
Ces six degrés de liberté sont facilités par les servomoteurs présents dans chaque section. La commande de mouvement est assistée par les automates ou les circuits intégrés des robots en conjonction avec un logiciel compatible. Contrairement aux robots cartésiens qui fonctionnent uniquement sur la base d'un mouvement linéaire, les robots à six axes doivent être conçus avec différents types de mouvement rotatif dans un espace tridimensionnel. Cela rend la programmation du mouvement de ces robots complexe.
Que fait chaque axe ?
Pour concevoir et manipuler les robots à six axes, il est important de connaître les rôles de chaque axe (ainsi qu'un septième facultatif). Chaque axe est désigné par un nom différent par divers fabricants. Bien que les axes puissent être appelés différemment, les mouvements qu'ils effectuent sont cohérents. Regardons chacun maintenant.
1er Axe: Cet axe est la base du robot qui peut être tournée. Cela permet au bras du robot d'avoir un mouvement de balayage de gauche à droite ou de droite à gauche jusqu'à 180 degrés à partir de l'emplacement central. Cet axe est appelé J1 pour FANUC R-2000iB.
2ème Axe: Cet axe permet la rotation des bras inférieurs du robot pour étendre le reste du bras au-dessus vers l'avant ou vers l'arrière. Cet axe est appelé J2 pour FANUC R-2000iB.
3ème Axe: Le 3e axe modère la portée verticale du robot à six axes. Le bras supérieur est relevé ou abaissé avec le servomoteur situé sur cet axe. Selon le modèle, le bras supérieur ne peut se déplacer que dans la zone devant lui ou il peut atteindre tout le chemin derrière le corps du robot. Cet axe est appelé J3 pour FANUC R-2000iB.
4ème Axe: Cet axe travaille en synchronisation avec le cinquième axe pour manipuler la position de l'effecteur terminal. Cet axe actionne un mouvement circulaire de la partie supérieure du bras et le mouvement est communément appelé roulement du poignet. Cet axe est appelé J4 pour FANUC R-2000iB.
5ème Axe: Le 5e axe assure la fonction d'inclinaison du robot. Le mouvement de tangage et de lacet est effectué par les servomoteurs connectés à cet axe. Le mouvement de hauteur se déplace de haut en bas fixé sur une charnière, comme ouvrir et fermer le couvercle d'un ordinateur portable. Le mouvement de lacet se déplace de gauche à droite fixé sur une charnière, comme l'ouverture et la fermeture d'une porte. Le mouvement de tangage et de lacet est le pont entre les mouvements verticaux et horizontaux. Cet axe est appelé J5 pour FANUC R-2000iB.
6ème Axe: Le mouvement de torsion est effectué par cette action. Cet axe est le plus proche de l'effecteur terminal et est responsable de sa manipulation directe. Il est capable de tourner à plus de 360 degrés dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cet axe est appelé J5 pour FANUC R-2000iB.
7e axe en option : cet axe déplace linéairement le robot à six axes là où il est installé. Il s'agit d'un axe optionnel qui offre plus de fonctionnalités au robot déjà polyvalent.
Utilisation d'un pendentif d'apprentissage
Comme mentionné précédemment, il est assez difficile de coder en dur le mouvement à exécuter. Une solution élégante à cela est l'utilisation d'un pendentif d'apprentissage pour "former" le robot.
Un pendentif d'apprentissage est une télécommande qui peut contrôler les différents axes du robot à six axes. Un opérateur humain peut utiliser le pendentif d'apprentissage pour déplacer et manipuler l'outillage d'extrémité de bras (EOAT) pour l'opération souhaitée. Le robot est capable de reproduire les opérations que l'opérateur accomplit avec le pendentif d'apprentissage. Si le robot doit être réaffecté, l'opération précédente peut être effacée et de nouvelles opérations peuvent être enseignées.
Caractéristiques et Applications
Avec les six degrés de liberté de mouvement dont disposent les robots à six axes, ils peuvent accomplir une large gamme de mouvements complexes que les robots cartésiens ne peuvent pas accomplir avec uniquement un mouvement linéaire. Les robots à six axes peuvent reproduire fidèlement le mouvement et la fonction du bras humain, ce qui le rend très polyvalent. Grâce à cette capacité, il peut atteindre sous et au-dessus des objets et travailler sur des surfaces que les robots linéaires ne peuvent pas.
Les principales lacunes des robots à six axes par rapport aux robots linéaires/portiques sont la précision, la portée et la capacité de charge utile. Alors que les robots linéaires peuvent avoir des tolérances de l'ordre du micromètre (μm), les robots à six axes ne peuvent avoir que des tolérances de l'ordre du millimètre (mm).
La gamme de robots portiques peut être étendue avec des échafaudages supplémentaires, mais la gamme ne peut pas être étendue facilement pour les robots à six axes. Cela peut être fait sur une courte plage avec l'ajout d'un axe de mouvement supplémentaire pour le robot. Il s'agit d'une modification coûteuse des robots qui sont déjà plus coûteux que la plupart des robots linéaires. Les robots à six axes ont généralement une capacité de charge utile de 50 kg. Les robots portiques peuvent avoir une capacité beaucoup plus grande à bien plus de 100 kg.
La polyvalence et la gamme d'opérations complexes qui peuvent être accomplies par des robots à six axes lui permettent de s'assurer une place dans de nombreuses chaînes de montage modernes. Certaines de ses applications sont :
Automatisation du prélèvement et de la manipulation des pièces
Insérer l'automatisation du chargement
Automatisation de l'empilage et du tri
Automatisation de l'emballage et de la palettisation
Automatisation de la cellule d'assemblage
Automatisation des opérations auxiliaires
Automatisation de la décoration dans le moule (IMD) / de l'étiquetage dans le moule (IML)
Automatisation du surmoulage (transfert de presse à presse)