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La robotique cartésienne

À l’inverse des robots articulés (5 et 6 axes) qui sont figés dans une construction dédiée, les robots linéaires et cartésiens sont constitués d’éléments modulaires et indépendants.

Cette flexibilité de choix de modèles et de technologies permettra aux concepteurs et aux ingénieurs de configurer le robot en sélectionnant les éléments les plus appropriés pour leurs applications afin que celles-ci répondent aux tâches requises et correspondent à leurs besoins en termes d’enveloppe de travail, de rapidité, de précision et de rigidité, tout en tenant compte des performances exigées en matière de vitesse et de déplacement.

Un autre facteur qui milite en faveur des robots cartésiens est le coût initial d’achat du matériel ainsi que le temps d’installation et de mise en fonction. Parce que le déplacement se fait de façon linéaire, en 2 ou 3 dimensions, il est plus aisé pour les programmeurs de sélectionner les points de départ, d’arrivée ou les points de destination selon le procédé requis.

Que le robot soit utilisé dans des applications de positionnement, palettisation, assemblage, application de colle, scellant ou d’indexation dans des secteurs aussi variés que l’automobile, l’aviation, l’emballage, le domaine médical, en somme partout où un déplacement précis et répétitif est requis, le choix d’actuateurs linéaires ou cartésiens reste une solution de premier choix.

Il existe principalement sur le marché trois types de technologies d’actuateurs linéaires motorisés ainsi que plusieurs sous-familles de différents modèles et configurations :

1. Par vis : Communément appelée (Ballscrew), cette technologie maximise le déplacement de charges plus lourdes (jusqu’à 150kg) avec des précisions de l’ordre de + / -00.01mm (0.0004″) et des courses maximales de 3 mètres. Elles existent dans une grande variété de modèles de diamètre de vis et de pas de vis.

2. Par courroie (Belt) : Cette technologie permet d’obtenir des déplacements à plus grande vitesse (1 750 mm/s) avec des charges moins lourdes et des courses jusqu’à 8 mètres tout en obtenant une précision plus que respectable de +/- 0.08mm.

3. Moteur linéaire : Relativement nouvelle sur le marché, cette technologie offre de grandes possibilités : vitesse 3 m/s, accélération 3G, charge utile de 120 kg avec une précision de +/ 0.005mm et des courses maximales de 4 mètres.

La motorisation de ces axes peut être obtenue par différents types de moteurs comme Servo AC ou Pas-à-Pas (stepper) équipés d’encodeurs incrémentaux ou absolus. Le choix final dépendra du type d’application et du modèle choisi. Il reste à sélectionner le type de contrôle et le mode de communication. Il existe une grande variété de contrôleurs principalement dans deux catégories :

1. Le type Positionneur (drive) permet, par signal I/O d’un PC ou PLC, un déplacement à une coordonnée précise.

2. Le contrôleur simple ou multi-axes (1 à 6 axes) avec toutes les fonctionnalités d’un PLC permet l’interpolation et la communication ainsi que la synchronisation de plusieurs axes et de composantes périphériques.

Pour ce qui est de la communication, la majorité de ces contrôleurs supporte les modes DeviceNet, Profibus, CC-Link et Ethernet.

Différents types de montages et d’installations peuvent être choisis dépendamment de l’enveloppe de travail de l’environnement et du nombre d’axes requis :

1. Linéaire : le montage se fait sur un plan horizontal ou vertical. On l’utilise généralement pour déplacer ou insérer des pièces. Lorsqu’il est utilisé en Z (vertical), il est suggéré de mettre un frein (bloqueur).

2. Porte-à-faux (cantilever) : Cette solution peut s’avérer économique si on utilise 2 ou 3 axes (X,Y,Z) car on peut combiner différents types de technologies dépendant toujours de la charge sur l’axe Y (transversal), des vitesses et de la précision requise. Cette solution est idéale pour des applications de Pick and Place et la palettisation de petites pièces.

3. Pont (gantry) : Ce type de montage sera favorisé lorsque l’axe Y (transversal) est long ou que la charge sur cet axe est excessive. En règle générale, les deux axes X (longitudinaux) sont montés en parallèle pour soutenir l’axe Y aux deux extrémités. Ce 2e axe X (longitudinal) peut être motorisé et synchronisé ou simplement agir à titre de glissière comme esclave (slave).

Le coût de départ d’un axe de type robotcylindre de 300mm de course et son contrôleur (drive) 64 positions, ainsi que les câbles moteur/encodeur commence pour aussi peu que 900 $ CAD.

Comme vous pouvez le constater, la robotique cartésienne peut s’avérer un choix intéressant, logique et peu coûteux si on le compare au robot dit de type articulé (5 ou 6 axes). Il ne faut pas négliger le fait que l’on peut combiner sur différents axes, l’électricité, la pneumatique et l’hydraulique ainsi que tous les périphériques requis comme les caméras de vision, les pinces (gripper) et la technologie du vide (élément de préhension par le vide).

Si vous avez un projet ou des questions sur les actuateurs linéaires ou les robots cartésiens, vous pouvez contacter Vincent Nantel, représentant technique chez DICSA automatisation. Il se fera un plaisir de vous aider dans la sélection des composantes requises.

Vous pouvez joindre M. Vincent Nantel, chez Disca automatisation inc
au 450-449-4866

Un commentaire

  1. Bonjour Monsieur,
    Votre article date de 2006, je pense que depuis la robotique a fait des progrès importants. Pourtant je n’ai pas trouvé sur Internet un robot cartésien avec des dimensions telles que 9 x 3 x 1 (en mètres) et fonctionnant avec des moteurs linéaires.
    Y aurait t il des limites à l’utilisation des moteurs linéaires ?
    En espérant que vous pourrez me répondre et en vous en remerciant bien vivement
    François Fleury

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