Pour l'Homme, insérer un objet avec précision dans un support taillé sur mesure est une tâche relativement simple qui se fait souvent au feeling. En revanche, lorsque c'est un bras robotisé qui doit effectuer l'insertion d'outils cylindriques sur un porte-outil, cela devient un véritable défi qu'ont relevé ensemble le constructeur de rectifieuses Strausak, le fabricant de robots Stäubli et le fournisseur de systèmes de mesure Heidenhain. Dans le domaine des machines de rectification et de réaffûtage d’outils, la société suisse Strausak AG jouit d’une excellente réputation. Sa série U-Grind est idéale pour la rectification d’outils spéciaux et le réaffûtage, et une solution d'automatisation avec un robot manipulateur permettrait à la machine de fonctionner même sans la surveillance d’un opérateur.
La recherche du bon robot
Sur la rectifieuse, le bras robotisé a pour tâche d’extraire d’une palette un outil à meuler et de le positionner dans le porte-outil. A la fin du processus, l’opération est évidemment effectuée en sens inverse : le robot retire l’outil rectifié du porte-outil pour le replacer sur une palette, dans le trou de fixation prévu à cet effet. Après avoir cherché le robot adapté, les ingénieurs de Strausak ont finalement opté pour une solution Stäubli. Deux facteurs ont joué un rôle déterminant dans ce choix : le niveau de précision atteignable et la convivialité du service client de Stäubli lors de l’intégration de la solution robotisée. La difficulté de réalisation résidait dans le détail : tandis que les pinces de serrage conventionnelles disposent de larges tolérances pour l’automatisation, ce n’est pas le cas des mandrins de serrage à expansion hydraulique fréquemment utilisés, qui n’offrent que quelques centièmes de millimètres de tolérance pour le diamètre. Il s’agissait donc là d’un véritable défi, tout comme la difficulté à retirer l’outil d’une palette densément chargée, à le déplacer jusqu’au porte-outil et à l’insérer dans son logement, ce qui revenait à un mouvement précis d'une grande complexité. Il a également fallu interpoler l’ensemble des six axes pour pouvoir exécuter les mouvements d’insertion et de dépose de l’outil avec précision, d’autant que l’erreur admissible sur chacun des axes était fortement limitée.
Des capteurs haute résolution pour assurer la précision
Pour l'entraînement des axes du robot de la machine Strausak, Stäubli a eu recours sur chaque axe à un capteur rotatif inductif EQI 1100 de Heidenhain avec 18 bits de résolution. Ces derniers fournissent des données de position avec le niveau de précision requis pour que la pince située au bout du bras robotisé puisse être guidée avec fiabilité, de manière à prendre l'outil sur la palette densément chargée, à l'insérer avec exactitude dans le porte-outil, puis à le remettre en place sur la palette à la fin de l'usinage. Pour y parvenir, il faut que la précision de positionnement atteinte par la pince, à la pointe du robot, soit de 50 µm. Par ailleurs grâce à leur principe de mesure inductif, les capteurs rotatifs Heidenhain présentent des dimensions très compactes qui les prédestinent donc pour une utilisation à l'intérieur du bras robotisé où la place disponible est extrêmement réduite.
Une technologie prometteuse
« Beaucoup de nos clients sont des petites entreprises qui ont besoin d'une technologie fonctionnelle qui soit la plus facile d'utilisation possible et qui les décharge un maximum dans leurs tâches. Avec le robot, nous avons atteint cet objectif », explique Alexandre Condrau Managing Director de Strausak AG. Mais Strausak voit encore d'autres possibilités de développement. « Nous travaillons actuellement sur un projet qui consiste à faire en sorte que le robot puisse gérer et insérer des outils de très grande longueur dans les porte-outils. Pour beaucoup de nos clients, il serait également intéressant que le robot puisse gérer non seulement les outils, mais aussi les porte-outils. Il deviendrait alors envisageable de pouvoir usiner des outils avec des tiges de différents diamètres sans qu’il soit nécessaire de procéder à un réglage manuel intermédiaire du porte-outil. »
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