Yamaha: L’automatisation grâce aux robots au service de la productivité au mètre carré

Si l’automatisation à l’aide de robots est un bon moyen de stimuler la capacité de fabrication et la productivité, le gain de place peut varier selon le modèle choisi. Lorsque l’espace est limité, un robot orbital monté au plafond peut s’avérer avantageux.

Illustration 1. Le robot vertical articulé travaille dans un espace relativement réduit, mais prend beaucoup de place au sein de l’usine.

Une utilisation efficace de la surface de fabrication est tout aussi importante que la productivité dans le choix du meilleur équipement. À l’instar des humains, les machines, par ex. les robots de manutention (conditionnement, palettisation…) ont besoin de place pour effectuer leurs mouvements. Une zone dangereuse peut également être établie pour garantir la sécurité du personnel présent à proximité d’un robot. La surface de travail totale peut alors s’avérer bien plus grande que le robot lui-même et empêcher toute autre activité à cet endroit.

Lorsque des pièces entrantes doivent être déplacées d’une palette à un convoyeur, un robot vertical articulé peut représenter une solution à la fois rapide et répétable. Ces modèles sont assez faciles à choisir, installer et programmer. Mais une zone de sécurité est nécessaire et peut être assez importante selon les masses en mouvement et la charge utile.

Le robot est généralement placé sur le côté de l’espace de travail, assez loin des structures comme les convoyeurs, de façon à ce qu’il s’articule et atteigne la position voulue pour prendre et placer les objets. Sa taille et son architecture sont déterminées en fonction des masses en mouvement et de la charge utile. La solution d’automatisation complète peut finalement occuper beaucoup de place, comme le montre l’Illustration 1.

Après un certain temps, il est normal de devoir réorganiser le bâtiment afin d’y intégrer de nouveaux équipements et processus et de répondre à d’autres exigences. Tantôt, une ligne de production complémentaire doit être ajoutée, tantôt l’espace de stockage doit être agrandi. Or il n’est pas toujours possible de pousser les murs de l’usine ni de déménager, pour des raisons de coût ou d’organisation. Dans ce cas, une option intéressante peut consister à récupérer l’espace autour d’un robot lourd ou imposant. Plusieurs possibilités existent.

Certains robots, par ex. parallèles, sont conçus pour être installés directement au-dessus de leur espace de travail, contrairement à un robot vertical articulé, ce qui libère de la place sur le côté d’un convoyeur. Ils peuvent toutefois être difficiles à configurer. Il faut un châssis robuste pour supporter le poids du robot, qui peut être élevé si sa portée est longue.

Le gain de place est parfois limité, comme le montre l’Illustration 2. Cet exemple présente un robot parallèle installé au-dessus de deux convoyeurs pour prendre et aligner des pièces disposées de manière aléatoire et se déplaçant à grande vitesse. Le robot peut travailler rapidement et occupe moins de place au sol qu’une machine verticale articulée, comme le montre le schéma. Il est toutefois possible d’optimiser encore davantage l’espace.



Illustration 2. Même si un robot parallèle prend moins de place, l’encombrement total reste important, en particulier lorsqu’une longue portée est nécessaire.

L’empreinte au sol d’un robot SCARA est inférieure, notamment pour une même capacité de port de charge. Or ce n’est pas le seul avantage d’un robot SCARA : la programmation est plus simple, la précision de l’axe Z améliorée, et la vitesse et l’accélération supérieures. Dans l’exemple de l’Illustration 3, deux robots SCARA peuvent être installés pour prendre des éléments au hasard sur un seul et même convoyeur et les déposer sur différents convoyeurs en fonction de leur type. Les bandes orange montrent les espaces qui pourraient être récupérés avec une solution plus compacte.



Illustration 3. Deux robots SCARA conventionnels peuvent trier et déposer les pièces sur des convoyeurs à grande vitesse, même si certains espaces au sol ne peuvent pas être utilisés.

Pour gagner un maximum de place, pourquoi ne pas installer un robot SCARA orbital ? Ils occupent l’espace de manière plus efficace que les modèles verticaux articulés, parallèles et SCARA conventionnels. En effet, le déplacement orbital permet d’accéder à tous les points d’une zone circulaire située sous le robot en alliant grande vitesse et haute précision. L’amplitude de déplacement du bras peut être limitée si nécessaire, pour une utilisation dans des espaces extrêmement réduits.

Lorsqu’il prend des objets sur une palette, un robot SCARA orbital monté directement au-dessus de la zone de travail, comme sur l’Illustration 4, permet de gagner suffisamment de place pour installer en toute sécurité un robot vertical articulé (cf. l’exemple de l’Illustration 1).



Illustration 4. Robot SCARA orbital d’automatisation de dépalettisation compacte

Par ailleurs, en comparaison avec le robot parallèle utilisé pour aligner des éléments disposés de manière aléatoire (cf. Illustration 2), un robot SCARA orbital fait gagner plus de place, comme le montre l’Illustration 5.



Illustration 5. Le robot SCARA orbital libère la zone en orange qui serait utilisée par un robot parallèle pour effectuer la même tâche.

Contrairement aux robots SCARA conventionnels, un modèle SCARA orbital placé au centre peut accomplir le travail de deux machines et déplacer les pièces d’un convoyeur vers trois autres. Une machine orbitale prend donc bien moins de place au sol, comme le montre l’Illustration 6.



Illustration 6. Le robot SCARA orbital place avec précision des éléments disposés de manière aléatoire sur plusieurs convoyeurs.

D’après un intégrateur système qui collabore avec Yamaha Robotics, la série de robots SCARA orbitaux YK-TW a permis à l’entreprise de rendre ses solutions plus compactes, de façon à répondre aux attentes de la clientèle. En choisissant un modèle YK-TW doté d’une charge utile de 5 kg et d’une amplitude de mouvement de φ1 000 mm, la portée est suffisante pour prendre des articles sur de grandes palettes tout en conservant un espace de travail compact.

Le modèle choisi est très petit avec une hauteur de 392 mm pour 27 kg seulement. Grâce aux caractéristiques de ce robot SCARA orbital, l’équipe a pu mettre en place une solution particulièrement compacte, qui lui a permis de voir son offre retenue.



YK350TW de Yamaha

Comme le montre l’Illustration 7, son amplitude de mouvement permet au robot SCARA orbital d’être installé dans le même espace que le convoyeur, sans aucun dispositif de sécurité. La hauteur totale de l’installation est d’environ 1,5 m : 900 mm de hauteur pour le convoyeur et 600 mm en tout pour le robot monté sur son portique. En partant du principe qu’un opérateur mesure en moyenne 1,7 m, le robot orbital rend l’environnement de travail du personnel plus agréable, sans domination des robots de grandes dimensions.



Illustration 7. Outre une hauteur totale limitée et l’absence de dispositif de sécurité, le robot SCARA orbital prend moins de place au sol.

Enfin, Yamaha peut fournir un support de fixation spécial pour les robots YK-TW afin d’éviter aux ingénieurs de faire des calculs de résistance laborieux et de consacrer beaucoup de temps au développement des projets.

Conclusion
Les robots SCARA orbitaux font gagner de la place au sein des usines tout en réduisant la hauteur globale des équipements par rapport à des robots verticaux articulés ou à d’autres solutions compactes comme les robots parallèles ou SCARA conventionnels. Lorsque le gain de place est un critère prioritaire, les robots SCARA orbitaux s’avèrent extrêmement efficaces pour raccourcir le temps d’exécution des projets.

www.yamaha-motor-robotics.com

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