Groupe métier Plate-forme ROBOTS · Groupe métier Page 4 Mécanique Industrielle 21/01/2016 68% du marché mondial de la robotique +2,1% +1,4% Technoproviders Fabricants de composants

Page 2Groupe métier Mécanique Industrielle

21/01/2016

Plate-forme ROBOTS

Christophe DESPLATZCetim – PPI

Cellule Stäubli

Cellule ABB

Double bras UR


21/01/2016

Robotique industrielle

ROBOTS : ON PARLE DE QUOI ?

« Robot : mécanisme programmable actionné sur au moins deux axes avec un degré d'autonomie, se déplaçant dansson environnement, pour exécuter des tâches prévues » selon norme NF ISO 8373

professionnelle

domestique


21/01/2016

68% du marché mondial

de la robotique

+2,1%+1,4%

Technoproviders

Fabricants de composants et fournisseurs de technologies

Ensembliers (ex : Staübli)

Responsables de l’assemblagedes robots

Intégrateurs (ex : Actemium)

Installations, maintenance et réparations des robots

Soudage à l’arc

Manutentionet service

de machine

Packaging

Assemblage

Peinture et pulvérisation

Découpageet parachèvement

Usinage

Robotique industrielle : la filière, le marché, les applications

Utilisateurs (Usine)


21/01/2016

28% du marché

mondial de la robotique

+16,4%+7,2%

Technoproviders


Ensembliers


Distributeurs

Canaux de distribution pour les professionnels

Robotique professionnelle : la filière, le marché, les applications

Utilisateurs (Professionnels)


21/01/2016

4% du marché

mondial de la robotique

+17,6%+19,3%

Technoproviders


Ensembliers


Distributeurs

Canaux de distribution pour les particuliers

Robotique domestique : la filière, le marché, les applications

Utilisateurs (particuliers)


21/01/2016

Robotique industrielle : l’atout de la collaboration homme/robot

Du robot « standard » au robot le plus collaboratif :� Pour l’amélioration des conditions de travail, pénibilité, pénurie de main d’oeuvre� Pour l’accroissement de la productivité, de la qualité …

Robot collaboratifRobot mobile

Robot low cost

Méconnaissance :

- conception,

- réglementation,

- métiers (usinage,

parachèvement,

soudage…),

- technologies (CND..)


21/01/2016

La nouvelle directive « Machines » 2006/42/CE autorise aujourd’hui,

suivant l’analyse de risques…

Cellule robotisée actuelle

Avant

Maintenant

� Protection périmétrique

� Accès avec demande préalable

� Arrêt avec rupture d’énergie

� Pendant filaire

� Homme et robot évoluent dans des zones isolées.

� La sécurité semble pouvoir être considérée après

conception de l’ensemble.

� Zones d’interaction identiques

� Arrêt ou ralentissement

� Remise en marche automatique

� Butées logicielles de sécurité


21/01/2016

Vitesse robot suivant distance

Détection de personnes (volume)

Distance de sécurité par rapport

aux mouvements de l’opérateur

Restriction des efforts

Poste de chargement/déchargement

Espace restreint dynamique

Guidage du bras du robot manuellement

Passage temporaire dans la zone

Suivant l’analyse de risques…

Les perspectives des robots collaboratifs …

Cellule robotisée à l’avenir…

Maintenant


21/01/2016

Les solutions robotiques


21/01/2016Exemples de robots collaboratifs

Travail de l’opérateur dans la zone du robot

Cobots


21/01/2016

Cobots

� RB3D :

� Plusieurs possibilité de cobots : 1 axe jusqu’à 7 axes

� Manipulation de charges lourdes

� Démultiplication d’efforts pour porter jusqu’à 100 kg

� Utilisation d’outils :

� Visseuse, meuleuse, burineur, ponceuse…


21/01/2016

Robots collaboratifs

� Universal Robot :

� Utilisé avec un seul bras :

� Manipulation de charges jusqu’à 10 kg, en fonction du modèle

� Utilisation d’outils :

� Aujourd’hui plutôt utilisé pour de la manipulation de pièces

� Utilisation d’outils pour différentes applications tels que le collage, l’usinage de pièces tendres

� Prix : 25 000 euros pour la version UR 10


21/01/2016

Robots collaboratifs

Roberta F&P Robotics YuMi

MIP Robotics Izac Sybot


21/01/2016

� BA Systeme :

� Large choix dans la gamme :

� Manipulation de charges multiples

� Acteur historique Français

Chariots autonomes


21/01/2016

� Exosquelettes :

� Plusieurs nationalités (France, Japon, Yougoslavie, USA,…)

� Utilisation, à ce jour, surtout militaire et médicale

� Premières utilisations effectués dans l’industrie :

� Tests en Suisse pour le BT¨P

Exosquelettes


21/01/2016

Analyse d’un Projet de Robotisation

Intérêt de l’analyse

Impact sur le retour

sur investissement

Strictement nécessaire mais

insuffisante

Productivité potentielle

Fréquentes illusions sur les

bénéfices

Nécessaire et Indispensable

Bénéfices à court terme

Productivité intégrée

Robot

+

Système

(périphérie)

+

Flux de

production

+

Gestion

des

compétences

métier

Souvent

négligée

+

Stratégie

d’Entreprise

+

Défis Futurs

Peu

fréquente

Valeur ajoutée robotique

Bénéfices à long terme


21/01/2016

La robotisation en PME

� C’est un projet de développement global d’entreprise :


21/01/2016

Nécessité d’une phase en amont de la spécification

� Une phase de réflexion pour identifier les solutions porteuses de valeur

� Des étapes menées conjointement sur le plan du besoin et de la

technologie

� Identifier les exigences produit – process - marché

� Imaginer les schémas de solutions en réponse

� Valider ensemble les concepts

� Augmenter la Valeur Ajoutée amenée par l’équipement

Cahier

des charges

BesoinsProduit, marché,

contextePME

OffrePotentiel

technologiqueIntégrateur

Réflexion Choix

Coopération


21/01/2016

Le CdC

Le CdC doit être rédigé dans la finalité de :

� Répondre à un besoin industriel

� Décrire des modes de fonctionnements

attendus,

� Décrire des séquences de fonctionnement,

� Identifier les fonctions et les caractériser,

� Etre capable de traiter une diversité de

produits, de process

� Décrire les flux, les conditionnements amont et

aval.

� Etre prédisposé pour certaines activités :

contrôles, marquages, parachèvements, …

� Détailler les besoins en formation,

� Cadrer les éléments contractuels :

Modes de fonctionnement

Pieuvre

�La planification,

�Les processus de réception,


21/01/2016

Capabilité et développements

Plate-forme: ROBOT USINEUR


21/01/2016Cellule d’usinage

Objectif

• Evaluer les possibilités d’utilisation d’un robot pré-adapté à l’usinage

Etapes du projet

• Etalonnage et adaptation

• Caractérisation du moyen

• Application sur pièces industrielles


21/01/2016

Caractéristiques:

Electrobroche Fisher:

-42000 tr/min

-17 kw


21/01/2016

Intégration de la broche


21/01/2016

Rayon d’action : 1 835 mm

Electrobroche intégrée dans l’avant-bras

Faisceau complètement intégré à l’intérieur du bras pour le pilotagede l’électrobroche et comprenant :

- l’alimentation électrique

- le refroidissement

- le graissage des roulements

- le rideau d’air de protection de l’électrobroche

- la micro-lubrification

Raccordement des différentes énergies au pied du bras

Classe de protection : IP65 (67 pour le poignet)

Bras pressurisé

Au CETIM, Intégration dans une cellule

RX170 HSMLe robot


21/01/2016

Etalonnage du robot

Description

- Développement d’un modèle d’étalonnage pour le robot Stäubli 5

axes (géométrie, modèle de masses, formalisme géométrique…)

- Mise en œuvre d’une campagne de mesure sur le robot avec un laser

tracker, et d’autres dispositifs de mesure dédiés

- Identification du modèle géométrique du robot, des souplesses des

articulations, en recoupant avec différentes approches

- Tests d’évaluation: une fois les paramètres du robot identifiés, mise à

jour des paramètres de correction dans la baie de commande.


21/01/2016

Etalonnage

Niveaux de correction

Erreurs moyenne et maximale après Etalonnage

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

TCP Zéros des

articulations

Geometrie total DH Souplesses des art

2 et 3

Erreur maximale

Erreur moyenne

(mm)


21/01/2016

-150

-100

-50

0

50

100

150

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

millimètres

millim

etr

es

-150

-100

-50

0

50

100

150

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

millimètres

millim

etr

es

Ecart maxi du profil réel

avec le profil programmé

0,4mm

Avant étalonnage

Après étalonnage

Ecart maxi du profil réel

avec le profil programmé

<0,2mm

TEST DE PRECISION


21/01/2016

Caractérisation dynamique

Pièce à vagues

Objectifs:

-Valider les vitesses d’avance maxi exécutées sur le

profil par rapport au profil de référence.

-Comparaison des écarts entre la position réelle et la

position programmée en contrôlant le profil par

métrologie et à différentes avances.


21/01/2016

Pièce à vagues: tests vitesse / précision

Consigne de 1m/min en movel

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Abscisses du point en mm

Vitesse e

n m

/min

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Ord

on

née d

u p

oin

t en

mm

Profil des vitesses relevées à 1 m/min

Vitesse moyenne de 0,95 m/min

Consigne de 3m/min en movel

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

Abscisse du point en mm

Vit

esse e

n m

/min

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Ord

onn

ée d

u p

oin

t en

mm

Profil des vitesses relevées à 3m/min

Vitesse moyenne de 2,3 m/min


21/01/2016

Importance des stratégies


21/01/2016

Simulation et traduction

en langage robot Val3

CFAO

USINAGE

TRAITEMENT FAO


21/01/2016Chaine de programmation FAO:

FAO

Simulation +

PPUsinage


21/01/2016

IHM – typée usinage


21/01/2016

Quelques exemples de pièces réalisées:


21/01/2016

Potentiel mesuré:

�0.5 mm de précision statique dans son volume de travail.

�0.1 mm de précision sur le profil à vagues de caractérisation dynamique.

�Fort potentiel constaté, tant dans les matériaux tendres (aluminium), que dans les matériaux difficiles (Inconel, Inox) moyennant quelques précautions:

-configurations géométriques favorables à la rigidité

-maîtrise des efforts et des stratégies de coupe

IHM validée:

Développement de l’environnement du robot: Interface Homme Machine typée usinage ( prises d’origine, dégauchissage automatique, reprise de programme etc…)


21/01/2016

Plate-forme de parachèvement robotisé

� Historique

Introduction

� A la demande de 2 professions:

� Forge et Fonderie, la cellule de parachèvement a été mise au point par deux

instituts Carnot, le Cetim et le CTIF, un intégrateur, Actemium, et un groupe

d’industriels. Projet soutenu par les Fonds F2i

� Mise en place en avril 2014

� Besoins

� Réduction des troubles musculo-squelettiques (TMS) des personnels d’atelier.

� Contrer un déficit d’attractivité des métiers de la mécanique auprès des jeunes.

� Relocalisation des activités sur le territoire.

� Recherche de gains de performance industrielle, de productivité


21/01/2016

Tank d’émerisage3 kW, 24 m/s

Plateau rotatifIndépendant

Palpeur radio

Broche compliante 2.7 kW, 24 000 tr/min

Broche UGV, 22kW20 000 tr/min

Broche mécanique5.5 kW, 5000 tr/min

Changeur d’outils (attachements HSK63A)

ABB IRB 6660, 205 kg1.9 m - P=+/- 0.3 mm, R= +/- 0.07 mm



21/01/2016

CP-80

Une interface simplifiée et

ergonomique avec un concept

unique permettant de programmer le

robot comme une machine outil

(code ISO universel).



21/01/2016

reconfigurable en 1 heure pour

passer de pièces portées (< 60

kgs) à posées (< 2000 kgs)

Un système de palpage intégré

qui permet de repérer les pièces

et tenir compte de leurs variations

dimensionnelles en automatique

et/ou réaliser du recalage spatial.

Une capitalisation du savoir faire

usinage robotisé acquis depuis 8

ans (efforts, stratégies adaptées…)



21/01/2016

PIECE DE FONDERIE – Fonte GL 400 – poids = 40 kg

- Travail en pièce portée



21/01/2016

PIECE DE FONDERIE, Fonte réfractaire – poids=350 kg

- Travail pièce posée

Plate-forme de parachèvement robotiséCas de faisabilité


21/01/2016

Reprise de cordons de soudure

avant tournage



21/01/2016

Parachèvement (chanfreinage/ cassage d’arêtes)

de pièces usinées (secteur aéronautique)



21/01/2016

Finition de pièces rotomoulées

en PE (secteur agricole)



21/01/2016

Double bras Universal Robots UR5 + UR10

� Historique

Introduction

� Robot collaboratif dans le cadre du projet CAPME’UP

� Définition en collaboration avec des industriels et partenaires (intégrateurs, CEA,…)

� Mise en place novembre 2014

� Besoins

� Faire collaborer homme et robot dans un même environnement� Un domaine en plein développement� Une programmation intuitive, simple et rapide� Faire collaborer 2 bras robot ensemble et identifier leurs

capacités (2 bras distincts 5 et 10 kgs)


21/01/2016

Double bras Universal Robot UR5 + UR10

� Les éléments


21/01/2016

Double bras Universal Robot UR5 + UR10

� Manipulation de petites séries de pièces et assez grande

diversité,

� Manipulation de pièces légères de grandes dimensions (avec

faible encombrement robot),

� Troisième main de l’opérateur (présentation et maintien)

� Etendre son usage à des opérations légères (brossage,

ébavurage, ….)

� Permettre les essais de faisabilité sur ce type de robot (UR5 ou

UR10)

� Applications avec deux bras


21/01/2016

Domaine d’application :

�Volumes insuffisants (taille des séries) pour justifier

l’automatisation d’un process

�Opérations rentables en manuel ?

� Tâches pénibles : répétitivité + cadences

Conséquences :

�Besoin de flexibilité – mobilité

� Travail en temps masqué

� Investissement minimal – amortissable en 2 ans maxi

Pourquoi la robotique flexible ?


21/01/2016

Options possibles :

1. Solutions clé en main fournies par un intégrateur :

� Incompatible avec la notion de flexibilité

� Coût trop élevé - impossible à amortir > 70 k€

2. Achats d’un robot d’occasion « pas cher » (20 k€) et « bidouillage » (20 k€ hors temps d’étude)

� Nécessite les compétences en automatismes et programmation

� Risque au niveau de la sécurité (conformité réglementaire)

3. Cellule robotisée flexible mobile :

� Conception modulaire + Equipe technique en interne

Préalable = nécessité de maitrise du process – un robot n’est pas un humain ! Il ne s’adapte pas !

Pourquoi la robotique flexible ?


21/01/2016

Les « modules » de la CRFM

Présentation de la CRFM

Chassismobile avec robot UR10

Barrière de sécurité mobiles

Cellule de protection avec robot


21/01/2016

Exemple de déploiement sur presse:

Présentation de la CRFM


21/01/2016

MERCI DE VOTRE ATTENTION

Contacts:

Christophe DESPLATZ / Pôle PPI

Cyril JACQUELIN / Pôle ICS

Mail: [email protected] – tél: 03.44.67.36.22

Mail: [email protected] – tél: 03.44.67.34.63

Plate-forme ROBOTS

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