Conception pour l'assemblage robotique

En regardant un robot SCARA assembler rapidement plusieurs petites pièces en plastique, il est difficile de ne pas le considérer comme une personne : une personne rapide, précise et infatigable, mais néanmoins une personne.

En réalité, assimiler les capacités des robots et des assembleurs humains est risqué. Ce qui est facile pour un assembleur humain peut être difficile, voire impossible pour un robot, et vice versa. Pour garantir le succès de l’assemblage robotique, les ingénieurs doivent adapter leurs pièces, produits et processus aux exigences uniques du robot.

Idéalement, les ingénieurs devraient aborder les problèmes liés à l’assemblage robotique dès le début du processus de conception. Selon Thierry Dumont, directeur des ventes et de la gestion des produits chez Bosch Rexroth Corp. à Schwieberdingen, en Allemagne, la construction d'une cellule de travail robotisée est plus difficile pour un produit initialement assemblé manuellement que pour un produit conçu pour être assemblé automatiquement.

« Cela peut être délicat, car les pièces n'ont pas été conçues pour l'automatisation », explique-t-il. "Si nous pouvons travailler avec le client pendant qu'il conçoit le produit, nous pouvons intégrer des fonctionnalités qui n'ajoutent rien au produit lui-même, mais peuvent améliorer considérablement l'assemblage."

Tom Reek, vice-président de l'automatisation chez le fabricant de pinces SCHUNK, est du même avis. Selon lui, les meilleurs projets d'automatisation sont ceux comportant des pièces et des processus bien définis. La conception de la pièce a été finalisée et le cheminement du robot depuis la prise en charge de la pièce jusqu'à son dépôt a été déterminé.

« Les problèmes surviennent lorsque des inconnues entrent en jeu », dit-il. « Par exemple, si nous concevons une pince pour manipuler une pièce, mais que la conception change ensuite. Et soudain, il y a un problème de jeu ou une particularité sur la surface qui ne nous permet pas de bien saisir la pièce.

« Ou bien, nous pourrions concevoir une pince pour saisir la pièce dans une orientation, mais elle sort du chargeur dans une orientation différente, ce qui ne nous permet pas de saisir les zones initialement prévues.

« Nous voulons aussi savoir où va la pièce. Si le robot sort simplement une pièce d’une machine de moulage par injection et la dépose dans une poubelle, la libération de la pièce n’est pas un problème. Mais si, par exemple, le robot insère un connecteur dans un assemblage, nous devons savoir quelles surfaces nous pouvons saisir et quelle est la profondeur de l'assemblage.

Pour garantir le succès de l’assemblage robotique, les ingénieurs doivent adapter leurs pièces, produits et processus aux exigences uniques du robot. Photo avec l'aimable autorisation de Robert Bosch GmbH

De nombreuses directives de conception visant à améliorer les processus d'assemblage manuels et mécanisés s'appliquent également à l'assemblage robotique. Par exemple, réduire le nombre de pièces d’un produit réduira les coûts et augmentera la fiabilité des processus, quel que soit le type d’équipement utilisé pour l’assembler.

D'autres directives sont plus spécifiques aux robots. Par exemple, contrairement aux assembleurs humains, la plupart des robots ne peuvent pas tenir une pièce dans une main et un outil dans l’autre. Au contraire, les robots SCARA et cartésiens fonctionnent « à une main » et ne peuvent se déplacer que selon trois ou quatre axes. En conséquence, les produits doivent être conçus de manière à pouvoir être assemblés en couches de bas en haut.

« Si le produit n'a pas été conçu pour un assemblage robotisé, on constate souvent qu'il faut y accéder de plusieurs côtés », explique Dumont. "Vous voulez que tout soit accessible par le haut."

La réorientation d'un assemblage ajoute du temps de cycle sans ajouter de valeur. Cela augmente également le coût des luminaires. Et au lieu d’un robot SCARA ou cartésien, les assembleurs pourraient avoir besoin d’un robot à six axes plus coûteux.

Pour des raisons similaires, les pièces doivent être conçues pour rester en place une fois installées par le robot. Mieux encore, les pièces peuvent être conçues avec des ajustements instantanés, éliminant ainsi le besoin de fixation, de soudage ou de collage ultérieur. De plus, comme les robots ne peuvent pas se déplacer avec la même répétabilité qu'une automatisation dédiée et « dure », les pièces doivent avoir des fonctionnalités d'auto-alignement, telles que des lèvres ou des chanfreins, pour aider le robot à les insérer.

« L'une des premières choses à considérer lorsque vous concevez un assemblage est la suivante : « Les composants veulent-ils aller ensemble ? » », explique Phil Baratti, responsable de l'ingénierie des applications chez Epson Robots. « Si vous devez forcer des pièces à s'ajuster alors qu'elles devraient simplement se mettre en place, vous risquez d'avoir des problèmes avec l'assemblage automatisé. »