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Les robots d'usinage s'endurcissent

Publié le

Les fabricants de bras articulés adaptent leurs équipements aux opérations d'usinage. Mais la résistance aux vibrations reste un défi technologique.

Jusqu'où ira la robotique sur les chaînes de production ? Conçus pour le chargement et le déchargement des machines-outils, les bras articulés s'orientent vers les applications d'usinage. Balbutiante depuis une dizaine d'années, l'offre s'élargit, avec plusieurs annonces de grands fabricants.

Ainsi, à l'occasion du récent salon Industrie 2008, à Paris, le suisse Stäubli et l'helvético-suédois ABB ont officiellement lancé leurs robots usineurs. Et tandis que l'allemand Kuka propose une technologie six axes depuis la fin 2007, le japonais Fanuc sortira la sienne en mai. Ces robots peuvent usiner des zones difficiles d'accès, pour un prix d'achat inférieur à ceux des machines traditionnelles à commande numérique. Mais ils ont aussi leurs limites, qui tiennent à leur plus faible résistance aux efforts d'usinage.

« Pour travailler les matériaux durs, ces robots doivent gagner en rigidité, afin de résister aux vibrations engendrées par l'enlèvement de copeaux. La précision des trajectoires et la qualité de l'état de surface en dépendent », précise Philippe Charles, le responsable produit d'ABB France. Pour adapter ses robots à l'usinage, le groupe a monté des réducteurs dont les rapports sont doublés, voire triplés. Il a ainsi obtenu davantage de couple. De plus, si la charge de son bras articulé est limitée à 205 kg, les composants du premier de ses six axes, le plus sollicité, supportent, eux, 500 kg.

ABB a également revu l'architecture de sa machine, avec notamment une configuration « en parallélogramme » : les six axes du robot sont placés en série, mais le troisième est doublé d'un axe en parallèle, et son moteur est situé le plus bas possible pour limiter la masse en mouvement. Quant au sixième axe, qui soutient la broche d'usinage, il porte son propre moteur pour minimiser la chaîne de transmission. « Avec une telle structure, nous visons une précision d'usinage au dixième de millimètre. Mais les machines ordinaires travaillent au centième », reconnaît Philippe Charles.

trouver le meilleur compromis

Les constructeurs s'efforcent de trouver le meilleur compromis entre la rigidité du bras, la répétabilité du déplacement, et la souplesse d'utilisation. Ils doivent donc faire des choix. « Nous avons misé sur la compacité pour réduire les bras de levier », révèle Nicolas Couche, responsable produit France de Fanuc. Le rayon d'action de son nouveau robot - 170 kg de charge utile - a été limité à 1,52 mètre contre 1,93 pour la machine d'ABB.

De son côté, Stäubli a opté pour une machine cinq axes, et non six axes comme ses concurrents. Ce choix lui permet de renforcer la raideur de son robot, mais limite ses possibilités d'usinage. Le fabricant s'apprête à démarrer une campagne d'essais pour comparer les deux configurations. Les résultats sont attendus d'ici à deux mois.

Pourtant, malgré ces efforts d'adaptation, la résistance aux efforts et aux vibrations, et par conséquent la répétabilité des opérations, restera inférieure à celle des centres d'usinage. De plus, les robots ne sont pas encore adaptés au travail des matériaux les plus durs. Kuka, qui opère déjà sur du bois, de l'aluminium, du marbre et de la pierre, s'attaque à l'acier. « Les améliorations requises ne portent pas sur le fonctionnement mécanique, mais sur l'électronique. Il nous faut ajuster les paramètres d'asservissement de la commande du bras », explique Jean-François Germain, le directeur commercial France de l'entreprise allemande. Mais à court terme, seules des opérations de fraisage et de soudage par friction sont visées : la machine-outil a encore du travail devant elle. .

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