ouvre de nouveaux horizons pour broadens applications spectrum Karl-Gunnar Johnsson

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1 Un New petit small robot robot ouvre de nouveaux horizons pour broadens applications spectrum l automatisation industrielle for industrial automation Karl-Gunnar Johnsson Un robot industriel suffisamment compact pour être installé dans les petits espaces, suffisamment puissant pour manipuler des charges lourdes et suffisamment polyvalent pour s imposer aux autres solutions. Telles sont les qualités du nouveau robot qu ABB lance au printemps Depuis le développement de son premier robot il y a 25 ans, ABB s est imposé comme un acteur de tout premier plan dans le secteur de l automatisation industrielle robotisée. Les robots ABB sont présents dans tous les secteurs industriels, de l automobile aux biens de consommation, en passant par la fonderie, le travail des métaux et la plasturgie. Les applications dans ces secteurs ont en commun d être souvent dangereuses, pénibles et/ou répétitives. Les avantages que les industriels en tirent sont toujours les mêmes: productivité accrue et qualité supérieure et plus constante des produits fabriqués. Cependant, au fur et à mesure que la robotique industrielle s imposait au sein des entreprises, des applications moins contraignantes étaient envisagées. Le nouveau robot IRB 140 d ABB a été développé pour répondre à cette tendance. Haut de 80 cm seulement pour une surface au sol de cm, sa capacité de charge est de 5 kg avec 6 axes et un important volume de travail. Il peut travailler sur une hauteur de 120 cm et un rayon de 81 cm; peut pivoter sur 360 et se replier complètement en arrière. Toutes ces caractéristiques en font un des robots les plus polyvalents et les plus performants du marché 1. Avec sa vitesse de déplacement de 2,5 m/s, son accélération de 20 m/s 2 et sa répétabilité de positionnement de 0,03 mm, le nouveau robot est également, à notre connaissance, le plus rapide et le plus précis de sa catégorie. 1 Le nouveau robot industriel IRB 140 d ABB offre des performances exceptionnelles en termes de capacité de charge, rayon d action, vitesse de déplacement, précision de positionnement, tout cela dans un encombrement très limité. 42 Revue ABB 1/2000

2 Toutes ces qualités, auxquelles il faut ajouter sa souplesse totale dans la position de montage (sol, mur ou suspendu), confèrent au robot industriel IRB 140 des avantages qui ouvrent de nouveaux horizons pour l automatisation industrielle robotisée. Simplicité d installation L IRB 140 est compact et peut être monté au sol, au mur selon un angle au choix, ou encore suspendu, la tête en bas. Avec son enveloppe de travail très étendue et ses six axes, il est également extrêmement agile. Sa flexibilité est donc maximale, tant en termes d agencement que d installation. 2 FlexArc Compact est une cellule de soudage à l arc autonome, montée sur châssis, intégrant un robot IRB 140 et un système de gestion de cellule. Il offre une souplesse totale pour supprimer des goulots d étranglement ou faciliter la permutation rapide des postes. Simplicité d intégration dans l outil industriel Via son armoire de commande, le robot peut communiquer avec tous les équipements industriels environnants, soit par signaux analogiques et logiques, soit sur bus de terrain. Avec ses deux ports Ethernet, il peut également communiquer avec les PC pour des tâches de supervision et de programmation. Tout ceci signifie que l IRB 140 est prêt à jouer son rôle dans les systèmes de production intégrés. Simplicité de mise en service Comme ses grands frères de la famille des robots ABB, l IRB 140 peut être programmé de différentes manières, notamment: avec un PC, en utilisant l outil de développement logiciel ProgramMaker à multifenêtrage. Cette méthode est particulièrement efficace pour les installations importantes comptant plusieurs robots. avec un pupitre de programmation, interface dédiée et durcie, qui permet de prendre le robot par la main pour lui faire exécuter tous les mouvements, enregistrant en continu les points de la trajectoire. La méthode utilisée est une question de choix personnel. Elles sont toutes les deux rapides et simples, quelle que soit la tâche à réaliser, première programmation ou mise au point/réglage. Elles peuvent également être combinées, par exemple programmation initiale sur PC et mise au point/réglage final avec le pupitre de programmation. Comme tous les autres robots ABB, l IRB 140 est programmé avec le langage RAPID qui conjugue simplicité, flexibilité et fonctionnalités de résolution des problèmes. La structure hiérarchisée et modulaire de sa programmation permet de créer et de modifier rapidement tout type de programme de commande robot. La bibliothèque de base, déjà très riche en instructions et fonctionnalités, peut aisément être complétée par des instructions, des fonctions et des procédures utilisateur. Le robot fonctionne en mode multitâche, gère rapidement toutes les interruptions et erreurs, et allie vitesses élevées avec un suivi de trajectoire haute précision. L utilisation du même langage de programmation pour la gamme complète de robots ABB signifie également que l utilisateur qui maîtrise le fonctionnement d un modèle de robot, les maîtrise tous. Quatre applications types Le robot IRB 140 a été conçu au départ pour les applications types suivantes: Soudage à l arc Poteyage de moules et ébavurage de pièces aluminium Assemblage, manipulation et emballage de produits de petite taille Chargement/déchargement et service de machines Soudage à l arc En version de base, l IRB 140 est parfaitement adapté aux applications de soudage à l arc, mais pour offrir encore plus à nos clients, nous avons développé une cellule de soudage à l arc autonome et complète 2. Baptisée FlexArc Compact, la cellule intègre une table de fixation, les équipements de soudage et un système de gestion de cellule. Occupant une surface au sol de 2,1 1,3 m, la cellule montée sur châssis est conçue pour s intercaler aisément et rapidement dans les petits espaces de lignes de production existantes. Véritable solution «plug and play», la cellule est déplacée par un chariot élévateur standard. Elle inclut tous les raccordements pour l alimentation électrique, le gaz et l air, et est donc opérationnelle en quelques minutes. FlexArc Compact simplifie la tâche de l utilisateur Revue ABB 1/

3 3 L IRB 140 en protection spéciale fonderie IP67 est conçu pour le poteyage de presses à mouler de petites et moyennes dimensions au sein des fonderies d aluminium. Le robot se monte directement sur la machine et peut se replier vers l arrière pour permettre à l opérateur d intervenir sur la presse à mouler. en l affranchissant des travaux de fondation, raccordements compliqués, équipement de sécurité et essais. De part sa flexibilité, la cellule de soudage FlexArc Compact permet la suppression de goulots d étranglement et une permutation rapide de postes. Elle sera donc particulièrement attrayante pour les industriels qui doivent, en permanence, modifier ou reconfigurer leur outil de production. Poteyage en fonderie Comme de nombreux autres robots de la gamme ABB, le nouvel IRB 140 est disponible en protection spéciale fonderie IP67, appliquée non seulement au poignet et au bras supérieur, mais à toute la structure mécanique du robot, jusqu à son embase, y compris les câbles et les raccordements. Il résiste ainsi aux projections de métal chaud, de même qu au nettoyage haute pression et aux jets de détergents. Une application type de l IRB 140F est le poteyage de moules pour lequel le concept RoboSpray 140 a été développé. Il s agit d une solution robotisée complète de poteyage de moules, avec un poteyeur multibuse, un système de commande de lubrification et le logiciel de procédé de poteyage SprayWare. Les dimensions réduites du robot autorisent son montage dans toutes les positions sur les machines de fonderie. Sa Logiciel de simulation ABB: la robotique à la portée de tous Le développement rapide des technologies de la robotique a créé un besoin pour des produits logiciels permettant d accélérer la configuration et la maintenance des applications robotisées. La majorité des outils de simulation est réservée à un cercle de spécialistes, du fait de leur coût et de leur complexité. Les nouveaux produits logiciels ABB ont été développé dans un souci de simplicité et de convivialité. ABB Digital Plant Technologies est un atelier de développement logiciel spécialisé d ABB Robotics, situé à Gothenburg en Suède. Il a pour mission de développer et de distribuer des logiciels qui aident les industriels à optimiser les performances de leur outil de production au cours du cycle de vie complet. Il s agit en priorité de développer des logiciels de simulation numérique des procédés industriels et de programmation hors ligne pour l automatisation flexible. Dans cette optique, ABB a développé le modèle numérique d un système de fabrication mis à jour en parallèle avec le système réel pendant tout son cycle de vie. Nos clients disposent ainsi de plate-formes logicielles de simulation d applications robotisées très puissantes. Un exemple type de nouveau produit logiciel proposé par ABB est RobotStudio, un outil de simulation 3-D tournant sur PC et qui permet de concevoir et de faire fonctionner un nouveau système robot avant même qu il ne soit effectivement construit. En utilisant un modèle 3-D avancé du robot et une copie virtuelle de l armoire de commande du robot, le logiciel teste également l adéquation de l outillage de bridage des pièces envisagé, vérifie que le robot peut atteindre toutes les positions de travail prévues, et que le temps de cycle global correspond aux objectifs. La technique du glisser-déplacer sert à élaborer rapidement le modèle du simulateur sans connaissances appro- 44 Revue ABB 1/2000

4 4 Les robots IRB 140 suspendus dans une salle blanche classe 10 constituent la solution idéale pour assembler et tester de petits appareils électroniques. La compacité du robot permet de l insérer dans les petites lignes de production. capacité de charge lui permet de manipuler le poteyeur de forme complexe et sa dextérité de travailler sur les formes de moules les plus compliquées 3. Une autre application pour l IRB 140F est l ébavurage de pièces moulées sous pression. ABB et ses partenaires ont développé la cellule FlexDeflasher pour les pièces de petites dimensions. Il s agit d une solution entièrement intégrée comprenant robot, outils d ébavurage, protections et logiciel applicatif. Ici encore, c est la compacité, la capacité de charge élevée et la maniabilité dans les 3 dimensions du robot qui en font la solution idéale pour ce type d application. Assemblage et emballage de pièces de petite taille L IRB 140 travaille à haute vitesse et avec précision. Qui plus est, sa compacité, son grand rayon d action et sa souplesse de montage, en font l équipement idéal pour les lignes d assemblage et d essais des petits appareils électroniques comme les téléphones mobiles et les radios, et pour les lignes d emballage. Une version du robot adaptée aux salles blanches de classe 10 a été développée pour ces applications 4. Avec sa capacité de charge élevée, le robot peut manipuler tous les outils nécessaires, plusieurs outils si besoin est, fondies. Le langage de programmation robotique RAPID d ABB, la configuration des E/S et les paramètres du système sont entièrement gérés par le modèle RobotStudio. Outre sa plate-forme RobotStudio, ABB propose d autres produits de développement et de maintenance de programmes hors ligne et sur PC pour des applications multirobot, de formation du personnel de sites robotisés, ainsi que des programmes PC de paramétrage et d exploitation des robots. Tous ces produits utilisent le système de commande virtuel (Virtual Robot Controller) d ABB, une copie numérique du système robotique réel qui se trouve dans le PC hors ligne. La puissance de ces outils logiciels confère à nos clients un réel avantage concurrentiel et réduit tous les risques liés à un projet de robotisation avant même d avoir réalisé les investissements. Les délais de développement des produits sont raccourcis car les systèmes robotisés peuvent être configurés et mis au point avec le simulateur pendant la phase d installation des équipements. Enfin, la flexibilité de l outil de production est améliorée car les nouveaux modes d automatisation flexible et les changements de campagne peuvent être configurés hors ligne avec le PC, sans interrompre la production en cours. Pour compléter ces outils logiciels, ABB propose une large gamme de services pour permettre à nos clients d optimiser les performances de leurs investissements en automatisation flexible. Ces services regroupent des prestations de conseil pour les logiciels de simulation, une assistance techniques 24h/24, et des programmes de formation pour aider le personnel de nos clients à mieux comprendre les nouvelles stratégies de robotisation et réussir leur mise en application. Revue ABB 1/

5 5 Robot IRB 140 utilisé pour le chargement/déchargement des pièces de plastique d une presse à mouler par injection. Le robot peut être équipé d un préhenseur double pour manipuler un insert et une pièce au cours du même cycle. pour réduire les temps de cycle et accélérer les cadences de production. Un logiciel de suivi de convoyeur permet au robot de synchroniser très précisément ses mouvements avec un objet qui défile. Service de machines Le nouveau robot est parfait pour le service de presses à injecter de petites et moyennes dimensions. Sa souplesse de montage sans équivalent permet de l installer dans la position optimale sur le dessous ou le côté de la machine, voire inversé sur un portique. Avec sa capacité de charge de 5 kg, il n impose aucune restriction dans la taille de l outil qu il manipule. A vitesse maximale, il peut manipuler non seulement des préhenseurs multiprises, mais également des préhenseurs doubles pour le chargement d'inserts et le déchargement des pièces au cours du même cycle, avec des gains de productivité importants 5. Les 6 axes et le grand rayon d action du robot se traduisent par une très grande accessibilité autour des moules, alors que sa vitesse et sa précision garantissent des déplacements et des manipulations rapides et précises. Une gamme complète de fonctions logicielles Le robot IRB 140 s accompagne d une palette complète d outils logiciels qui permettent aux utilisateurs d exploiter au maximum les potentialités de leurs investissements productifs, en phases de développement et d exploitation. Quelques exemples: TrueMove pour un suivi de trajectoire haute précision à toutes les vitesses par modélisation dynamique. Il réalise également le lissage automatique sur les trajectoires circulaires (ex., possibilité de zones de lissage séparées pour la trajectoire du centre d outil et pour la réorientation de l outil). QuickMove utilise un modèle dynamique avancé pour garantir des temps de cycle du robot les plus courts possibles sans compromettre la précision du suivi de trajectoire. Détection logicielle de collision. Protège la pièce, l outillage et le bras du robot sans avoir à installer aucune protection matérielle. Identification de la charge. Le robot peut identifier avec précision la charge manipulée, sans calcul ni mesure par l utilisateur. La trajectoire suivie pendant l identification peut être ajustée par l utilisateur pour éviter les collisions. Applicatifs métier. Des outils logiciels pour exploiter tout le potentiel de votre robot avec un minimum de temps de développement (ex., ArcWare, GlueWare, SprayWare, etc.) Simulation. Des programmes de simulation sur PC pour tester à l écran les solutions en cours de développement, valider leur faisabilité et les temps de cycle. Tous ces outils logiciels simplifient également la programmation du robot et les mises au point. Conclusion La robotique industrielle a profondément évolué au cours des trente à quarante dernières années. Au cours des ans, les robots sont devenus plus «intelligents», plus polyvalents, plus adroits, plus compacts, plus rapides et plus rentables. Cette évolution explique le nombre sans cesse croissant d applications industrielles qui s ouvrent à la robotisation, comme le prouve ABB avec son nouveau robot IRB 140. Adresse de l auteur Karl-Gunnar Johnsson ABB Robotics AB SE Västerås/Suède Fax: karl-gunnar.johnsson@se.abb.com 46 Revue ABB 1/2000