Les bonnes pinces donnent un coup de main aux cobots

L'avenir est aux solutions de niche et à l'interchangeabilité

Aujourd'hui, la préhension est bien plus qu'un simple mouvement d'ouverture et de fermeture d'une pince serrage parallèle. La complexité croissante des cobots s'accompagne d'une augmentation des possibilités offertes par les pinces afférentes. La sécurité reste une préoccupation essentielle, c'est pourquoi les fabricants trouvent des solutions créatives pour que les cobots soient aussi fonctionnels que possible sans compromettre la sécurité.

Pour aller droit au but: l'habileté dont fait preuve un cobot équivaut ni plus ni moins à celle de la pince qui y est montée. Un cobot relativement simple peut néanmoins effectuer des tâches complexes grâce à une pince intelligemment choisie ou conçue. Inversement, la combinaison du meilleur cobot et d'une pince inadéquate se traduira par des performances indésirables. En fin de compte, c'est l'application spécifique qui est la plus importante et qui impose des exigences particulières au cobot et à la pince. C'est la pince qui transforme un cobot standard en une solution personnalisée.

En général, les robots, et donc les cobots, sont utilisés pour des tâches de plus en plus complexes. En outre, des installations flexibles sont souvent nécessaires pour que la robotique soit rentable. C'est pourquoi il est généralement nécessaire de disposer à la fois de préhenseurs à usage très général (pour manipuler différents types d'objets) et de préhenseurs très spécifiques (pour manipuler des pièces complexes et uniques). Les pinces proprement dites doivent donc fonctionner de manière fiable, mais dans de nombreux cas, elles doivent aussi être flexibles et interchangeables.

The usual suspects 

Bien que l'application avec cobots impose des exigences spécifiques en matière de conception des pinces (voir ci-dessous), les techniques de base restent les mêmes. Il s'agit donc toujours de pinces mécaniques (pneumatiques ou avec servo), de pinces à vide et, dans une moindre mesure, de pinces magnétiques. En plus d'une pince, on choisit souvent un module de compensation, une pièce intermédiaire qui neutralise les vibrations mécaniques pour une manipulation plus précise.

Pinces mécaniques

Une pince mécanique peut être pneumatique ou travailler avec un servomoteur (bien que certaines pinces fonctionnent aussi avec un moteur pas à pas). Dans ce type de pinces, il existe différents types de construction: parallèle, angulaire, triangulaire et à longue course sont les plus courants. En outre, il existe des pinces inspirées de la nature: par exemple, une pince qui fonctionne comme la langue d'un caméléon ou qui imite la main d'un être humain. En fin de compte, le choix entre ces nombreuses formes est déterminé par le produit à saisir.

L'utilité d'un cobot dépend de la pince qui y est montée

Les pinces commandées par un servomoteur ont l'avantage d'être très précises, rapides et adaptables. La position et la force de préhension de ces pinces peuvent être réglées très précisément, ce qui offre certains avantages en matière de sécurité (voir ci-dessous). De plus, ces pinces ont plusieurs positions, alors qu'une pince pneumatique classique est soit ouverte, soit fermée. Le principal inconvénient de ces pinces servocommandées est qu'elles sont souvent lourdes et coûteuses à l'achat. Une pince à air comprimé dont la pression et le débit sont contrôlés combine les avantages des deux systèmes. Bien entendu, cela nécessite un raccordement supplémentaire pour l'air comprimé, ce qui est de plus en plus souvent fourni.

Pinces à vide

Les pinces à vide sont utilisées pour les objets légers qui ne peuvent être saisis que d'un seul côté ou qui sont plutôt fragiles, comme les assiettes plates, les œufs, les sachets, etc. Pour les surfaces plus grandes, on utilise de plus en plus des préhenseurs mousse, qui utilisent un caisson d'aspiration pour générer la force de levage. Le principe de Bernouilli est une variante de l'aspiration. Ceci fonctionne comme l'aile d'un avion: l'air s'écoule rapidement le long de la surface de la pince, créant une dépression qui pousse le produit contre la pince. En raison de sa conception compacte et légère, une buse à vide est souvent choisie sur la pince.

La présence d'air comprimé n'est pas toujours nécessaire pour travailler selon le principe du vide. Un générateur de vide compact, de plus en plus souvent conçu spécifiquement pour les cobots, peut tout aussi bien être utilisé. Souvent, ces pinces à vide fonctionnent avec une simple ventouse ou un petit préhenseur mousse.

Le stress du choix?

Il y a donc pas mal d'options sur le marché en matière de pinces. Tout part donc de l'objet à manipuler, de la vitesse et du contexte de production dans lequel cela doit se faire. Une fois le choix effectué pour une technique particulière, un logiciel de calcul peut être utilisé pour choisir la bonne pince spécifique. Cela permet de gagner du temps et donne une bonne indication de l'ordre de grandeur et de l'exécution nécessaires. De nombreuses variables entrent en ligne de compte dans ce processus de sélection: vitesses, poids, distance au centre de gravité, etc. Il est ainsi possible de faire un choix éclairé.

Pour les projets plus complexes et lorsque le choix de la solution n'est pas évident, il est conseillé de procéder à un essai. De nombreux fabricants de pinces offrent la possibilité de tester ces installations. En outre, il est souvent possible de bénéficier d'une formation approfondie lors de l'achat. Certains fabricants mettent ainsi l'accent sur l'interaction individuelle et directe avec l'installation en question.

La sécurité reste une préoccupation majeure

Qui dit "cobot" pense immédiatement aux questions de sécurité. De plus en plus, les acteurs de la robotique mettent l'accent sur la zone grise en termes de sécurité créée par l'utilisation des cobots. En effet, tout dépend de l'application spécifique. Ainsi, il ne s'agit pas seulement de la vitesse à laquelle le cobot se déplace ou de la force que le bras peut exercer, la pince et l'objet manipulé jouent également un rôle crucial.

Par exemple, un cobot qui saisit et déplace des balles en caoutchouc peut être parfaitement sûr, mais lorsque ce même cobot manipule un objet pointu - pensez à des pièces métalliques avec des bavures -, une situation très dangereuse apparaît soudainement, même si l'installation reste inchangée. Il est donc important de faire inspecter chaque application et, en cas de changements significatifs - par exemple, les objets à manipuler, le type de pince ou le chemin parcouru - de refaire cette inspection.

Les fabricants et les intégrateurs de cobots élaborent des solutions créatives pour que ces installations restent sûres et performantes. Les pinces servocommandés, en particulier, offrent des options à cet égard. Par exemple, les doigts de ces pinces peuvent être réglés pour se déplacer vers l'objet avec de très petites marges et le serrer juste assez pour le maintenir correctement. Il n'y a donc pas d'espace pour glisser un doigt entre les pinces et l'objet, ce qui améliore la sécurité.

Une autre solution consiste à ne pas saisir l'objet de l'extérieur - c'est-à-dire vers l'intérieur - mais à travailler de l'intérieur. Cela peut se faire avec des tubes creux, par exemple, la pince se déplaçant à l'intérieur du tube et ensuite vers l'extérieur pour serrer le tube. Même avec de tels mouvements, il n'y a aucun risque de serrer une partie du corps.

Tout commence avec l'objet à manipuler, la vitesse et le contexte de production dans lesquels ceci doit s'effectuer

Les capteurs jouent un rôle important avec les pinces: qu'il s'agisse de retour d'information ou d'économie d0'énergie. Les capteurs de position indiquent si l'objet a effectivement été saisi. Dans les pinces à vide, les capteurs de vide remplissent cette fonction. Ce type de retour d'information garantit que le cobot peut effectuer son travail de manière fiable et sûre.

Enfin, les préhenseurs mécaniques ont souvent besoin de doigts spécifiques pour pouvoir travailler en fonction de la taille des objets. Dans le cas des cobots, ces doigts doivent également être conçus dans un souci de sécurité. Ils sont donc fabriqués ou recouverts de matériaux souples et ont des angles arrondis. Cela réduit considérablement le risque de blessure en cas de contact entre les humains et les cobots. Pour optimiser la friction entre les doigts et la pièce, des inserts spécifiques peuvent être choisis. Ceux-ci sont disponibles pour un nombre croissant d'applications.

Développements récents

Les cobots ne sont pas en reste en matière de développement, et il en va de même pour les préhenseurs. Un grand nombre d'innovations dans le domaine des préhenseurs sont générales, quel que soit le type de robot. D'autres, en revanche, sont fortement liées au contexte unique d'utilisation des cobots. La tendance à l'utilisation de charges utiles de plus en plus lourdes est une évolution constante parmi les cobots. La plupart des fabricants proposent aujourd'hui des modèles pouvant supporter jusqu'à 30 kg et certains vont même au-delà. À ce poids maximal, il faut toutefois ajouter le poids de la pince: une pince lourde réduit donc considérablement le potentiel de levage net. C'est pourquoi les fabricants de pinces misent sur une conception plus légère avec des matériaux légers.

Une autre tendance est liée à la facilité d'utilisation. En effet, l'une des grandes forces des cobots est qu'ils sont faciles à manipuler et qu'ils peuvent être utilisés de manière flexible. Il va de soi que l'utilisation et la programmation de la pince doivent être tout aussi intuitives. Les fabricants de pinces proposent des applications prêtes à l'emploi qui peuvent être utilisées avec certains types de robots. Souvent, cette application peut simplement être utilisée dans le logiciel du cobot, de sorte que tout est intégré.

Les cobots sont utilisés pour un nombre croissant d'applications. Par exemple, l'utilisation dans l'industrie alimentaire se développe rapidement et les robots de soudage sont également de plus en plus nombreux. Cette dernière application nécessite un outil spécial, qui doit également être connecté à l'extrémité d'un cobot. La diversité des pinces pour cobots s'accroît donc, avec des solutions pour de plus en plus de types d'objets et de poids. En outre, de nombreuses entreprises de fabrication s'orientent vers un modèle de lots multiples et de petite taille plutôt que vers une production de masse. Par conséquent, un cobot - et plus encore un robot industriel - doit souvent changer régulièrement de pince.

Cet échange de pince est devenu beaucoup plus facile ces dernières années. De nombreux fabricants proposent désormais des brides universelles auxquelles toutes leurs pinces - et parfois celles de leurs concurrents - peuvent être facilement connectées. Cela peut même se faire automatiquement, avec des changeurs d'outils qui retirent  les pinces d'une station d'accueil. Ces raccords$ fournissent également les connexions nécessaires pour l'air comprimé.

Avec la collaboration de Fanuc, Festo, Pick-It 3D, Pneuvano, Schunk, SMC Belgium et Zimmer Group.