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1. Manutention Un bras manipulateur compact, rapide et agile

Pour mettre au point ce bras de dépose, Kinetic Systems a développé des axes linéaires motorisés compacts associés à un mécanisme de rotation, avec une précision de 1/100e.

Comment faire pour réaliser des déposes très rapides ? Comment mettre, par exemple, des composants

dans une boîte de vitesses, emmancher une pièce avec une forte poussée et une tolérance de ± 5/10e, ou encore poser très vite un ressort de soupape ? Telles étaient les questions que se posait Hervé Henry, dirigeant de SEA (établissement de Saint-Étienne), entreprise spécialisée dans l'intégration de robots et d'applications à base de vision et de préhenseurs, pour l'agroalimentaire, la cosmétologie, la verrerie, etc.

Obtenir de la vitesse alors qu'il y a de l'inertie

Certes, les manipulateurs à plusieurs bras ou à cinématique parallèle, de type araignée, présentent de grands avantages, en particulier une très forte dynamique. « Mais ils sont très vite limités en masse et sont incapables de réaliser des mouvements tels qu'une rotation en extrémité », a constaté Hervé Henry.

Voilà pourquoi SEA a cherché à développer un robot simplifié sur 3 ou 4 axes, présentant les performances nécessaires en capacité, en accélération et en vitesse, pour être compétitif dans tous les types d'opérations. De fait, il fallait créer un robot haute cadence (entre 120 et 130 coups/minute) adapté à une pièce pesant de 1 à 10 kg, capable de la déplacer verticalement et de la faire pivoter sur elle-même. « Obtenir de la vitesse alors qu'il y a de l'inertie et des charges, c'est contradictoire, avoue Hervé Henry. Il faut pour y parvenir être le plus léger, le plus miniaturisé et le plus dynamique possible. »

SEA, qui cherchait une solution existante et qui s'apprêtait faute de mieux à la concevoir, a appris par le biais de l'Anvar que le système mécanique recherché existait. Il avait été en partie développé par Kinetic Systems - pour l'axe linéaire - une entreprise de Mornant (Rhône). SEA, se réservant la baie de commande, a donc confié le développement des rotations et leur intégration avec les axes linéaires à l'entreprise qui bénéficiait du soutien commercial et technique de SKF .

Dès le début, il est apparu qu'il fallait développer une tête Z Thêta pour atteindre l'objectif visé. « L'ensemble motorisé devant peser moins de 8 kg pour limiter les inerties », explique Jean-Paul Coron, PDG de Kinetic Systems. Parmi les autres éléments essentiels du système figure un plateau tournant d'indexage avec un arbre creux de 18 mm de diamètre pour faire passer un flexible ou un vérin. « Nous l'avons réalisé dans une profondeur de 78 mm sur 110 mm de haut », poursuit-il.

Un tout petit train de réduction épicycloïdal

L'ensemble est motorisé à l'aide de deux petits moteurs brushless associés à un résolveur Sincos. Pour déplacer les masses, les entraîner et les arrêter de façon précise, il faut des rapports d'inertie compatibles. Là est toute la difficulté. D'où le choix d'un tout petit train de réduction épicycloïdal qui ramène à des rapports cohérents. L'important est que la raideur soit suffisamment grande pour obtenir des accélérations de 4 à 5 g et une précision de 1/100e de millimètre.

Les moteurs des axes de Kinetic Systems, notamment les moteurs linéaires, sont directement pilotés depuis le PC. De même, l'acquisition et la vision sont intégrées au PC. Ce principe a été adopté par SEA de façon à ce qu'il n'y ait aucun délai de communication.

La collaboration avec SKF a permis de résoudre des problèmes spécifiques. « La solution a été développée en mécatronique à partir d'un rail de guidage à rouleaux et de vis à rouleaux satellites », explique Jean-Marc Nivol, responsable marketing de SKF Equipements. Pour le moment une première série vise des charges à manipuler de 1 à 5 kg maximum, bientôt 10 kg. Une évolution vers de très faibles charges est aussi prévue. La collaboration avec SKF a débouché sur des demandes venant d'équipementiers automobiles en Allemagne. La compacité et l'étanchéité ont aussi séduit le monde de l'électronique et de la pharmacie.

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