Avez-vous besoin d'une cellule de soudage à deux robots ?

Un deuxième robot de soudage peut vous aider à terminer les pièces plus vite et à dégager de la capacité pour d'autres travaux. Lorsque deux torches travaillent sur le même assemblage, certaines opérations de soudage et certains déplacements qu'un seul robot effectuerait successivement peuvent avoir lieu en même temps. Les robots partagent l'outillage qui maintient la pièce ainsi que le positionneur qui la fait tourner.

Dans l'idéal, répartir le travail entre deux robots permettrait de terminer la pièce en deux fois moins de temps. En pratique, les positions de soudage requises et l'espace nécessaire pour approcher chaque soudure puis s'en éloigner limitent les opérations qui peuvent être réalisées en parallèle. La répartition et l'ordre des soudures déterminent la part de ce gain de temps théorique de 50 % que la cellule peut réellement atteindre.

Repérez les tâches que les robots peuvent effectuer en même temps

Prenons une poutre avec des supports à souder près de chaque extrémité. Dans cet exemple, l'outillage maintient la poutre de façon à rendre les deux extrémités accessibles dans une position adaptée au soudage. Le mode opératoire autorise aussi le soudage simultané de ces joints. Un robot soude les supports à gauche pendant que l'autre soude ceux de droite. Un seul robot devrait traiter les deux groupes l'un après l'autre.

Les robots peuvent aussi effectuer en parallèle des tâches différentes. L'un peut réaliser un long cordon pendant que l'autre se déplace entre plusieurs soudures courtes. Si un robot doit parcourir un rail d'un côté à l'autre de la pièce, un deuxième robot peut réduire ces déplacements.

Chaque robot doit disposer de suffisamment d'espace pour approcher un joint, le souder puis s'en éloigner. Même lorsque les deux torches peuvent atteindre leurs joints, le poignet ou le bras d'un robot peut croiser la trajectoire de l'autre pendant ces mouvements. Ces déplacements doivent alors être exécutés à des moments différents.

La séquence de soudage doit toujours respecter les exigences du mode opératoire, notamment l'ordre des passes successives dans un joint. Une séquence choisie uniquement en fonction du parcours d'un seul robot peut être revue pour une cellule à deux robots.

Deux robots peuvent également travailler simultanément sur des zones proches. Pour certaines soudures d'angle bilatérales, deux torches peuvent souder les côtés opposés en même temps afin d'équilibrer le retrait et de limiter la déformation angulaire. Le joint et le mode opératoire de soudage doivent s'y prêter. La distance entre les soudures ne suffit donc pas à déterminer si deux robots sont utiles.

Les joints attribués aux deux robots doivent aussi être accessibles pour une même orientation de la pièce. Faire tourner l'assemblage pour aider un robot modifie également la position des joints de l'autre.

Avec un positionneur partagé, l'attente fait partie du cycle

Un positionneur maintient et fait tourner l'assemblage afin de rendre les joints accessibles dans une position adaptée au soudage. Dans une configuration partagée, les deux extrémités de la poutre tournent ensemble. À chaque étape, l'angle doit donc convenir aux joints attribués aux deux robots.

Reprenons la même poutre, soudée dans deux orientations fixes. Lorsque sa face supérieure est en position, le robot de gauche a davantage de soudures à réaliser. Celui de droite termine en premier et attend, car faire tourner la pièce à ce moment interromprait le soudage du robot de gauche.

Une fois que les deux robots ont terminé et se sont dégagés, le positionneur tourne la poutre pour exposer sa face inférieure. Cette fois, le robot de droite a davantage de travail. Celui de gauche termine donc en premier et attend.

Les deux robots peuvent ainsi avoir la même charge de travail sur l'ensemble de la pièce tout en passant du temps à attendre à chaque angle. Attribuer certains joints de la face supérieure au robot de droite pourrait réduire la première attente, à condition qu'il puisse les atteindre, les souder puis se dégager sans gêner l'autre bras.

Les programmes doivent imposer cette séquence. Lorsque les programmes s'exécutent indépendamment, un handshake est un échange de signaux qui confirme qu'une étape convenue a été atteinte. Dans cet exemple, le positionneur ne tourne qu'après que les deux robots ont signalé qu'ils avaient terminé leur travail et s'étaient dégagés. Les deux bras n'atteignent pas forcément ce point au même moment.

L'objectif est de raccourcir suffisamment le cycle complet pour répondre à un besoin de production. Il n'est pas nécessaire que les deux robots travaillent à chaque instant. Des déplacements ajoutés uniquement pour équilibrer leur charge peuvent même allonger le cycle.

Lorsque la pièce se déplace pendant le soudage

Dans l'exemple de la poutre, le soudage s'effectue dans des positions fixes et la pièce tourne entre ces positions. Une autre configuration consiste à faire tourner la pièce pendant une soudure, par exemple pour souder autour d'un tuyau. La torche doit alors conserver la position requise par rapport au joint pendant le mouvement de la pièce.

Avec un mouvement coordonné robot-positionneur, le contrôleur lie le mouvement du robot à la rotation du positionneur pendant toute l'opération. Un handshake au début et à la fin confirme seulement que ces étapes ont été atteintes. Il n'assure pas cette relation continue entre les mouvements.

Deux robots peuvent souder des joints distincts avec la pièce dans une même orientation fixe, sans que leurs mouvements soient liés en continu. S'ils soudent tous les deux pendant la rotation de la pièce partagée, leurs mouvements de soudage doivent être compatibles avec cette rotation. Les possibilités dépendent des capacités du contrôleur de la cellule, des options installées et de la configuration des mouvements.

Vérifiez que le cycle plus court crée une capacité utile

Les étapes qui prennent du temps aujourd'hui peuvent aussi orienter le choix vers d'autres solutions. Si le remplissage d'un seul joint de grande taille représente une part importante du cycle, un procédé offrant un taux de dépôt plus élevé peut répondre plus directement au besoin. En soudage tandem, par exemple, deux fils passent par une seule torche jusqu'à un bain de fusion commun. Avec un procédé et un joint adaptés, cette technique peut atteindre jusqu'à deux fois le taux de dépôt d'un procédé classique à un seul fil. L'intérêt de deux robots est plus marqué pour les pièces qui comportent plusieurs joints accessibles séparément. Pour les pièces de très grande taille, les deux approches peuvent être utiles.

Partager un positionneur entre deux robots de soudage peut éviter de dupliquer une part importante des équipements et de réserver l'espace au sol nécessaire à une deuxième cellule. Deux cellules distinctes peuvent toutefois traiter des pièces différentes et les faire tourner indépendamment. Cette indépendance peut être plus utile si des orientations de pièce incompatibles provoquent de longues attentes. Comparez les configurations complètes, y compris l'outillage, l'équipement de soudage, l'intégration et la maintenance.

Le chargement compte également. Dans une cellule à deux postes, un poste peut être déchargé et rechargé pendant que les robots soudent sur l'autre. Si le chargement suivant est prêt à la fin du soudage, un programme de soudage plus court permet d'avancer le prochain changement de poste. Si le chargement dure plus longtemps que le programme, les robots attendent la pièce suivante.

Comparez les solutions sur la base d'un même travail achevé dans les conditions de soudage requises, en tenant compte de la détection, des déplacements, des rotations et des attentes. Appuyez-vous sur un programme à un robot crédible, car supprimer une rotation inutile peut aussi faire gagner du temps avec un seul bras. Rapportez le gain supplémentaire apporté par le deuxième bras aux pièces et aux quantités que vous produirez réellement. Distinguez aussi les temps simulés de ceux obtenus dans la cellule réelle.

Tenez compte du travail nécessaire pour programmer deux robots

L'équipe doit décider quel robot soude chaque joint, comment il l'atteint et où chacun attend l'autre. Modifier une attribution peut changer le trajet autour d'un élément de bridage, l'angle requis pour la pièce et les opérations que l'autre robot peut exécuter au même moment. Deux programmes de robot qui fonctionnent séparément ont tout de même besoin d'un plan commun.

L'apprentissage ou l'ajustement des mouvements dans la cellule à l'aide du boîtier d'apprentissage portatif mobilise l'équipement lui-même. Si la cellule partagée est arrêtée pour ce travail, les deux bras sont indisponibles pour la production, même lorsqu'un seul est en cours de programmation. La préparation des programmes hors ligne permet de réaliser une grande partie de ce travail sans occuper la cellule. Leur validation et leur ajustement sur l'équipement demandent toujours du temps.

Pour une pièce fabriquée de façon répétée, le programme peut être réutilisé. Une nouvelle conception ou une modification de l'outillage peut obliger à reprendre certaines décisions d'attribution et de mouvement. L'investissement dépend donc à la fois du raccourcissement du cycle de production et de la préparation nécessaire pour les différentes pièces à produire.

Comment ArcNC planifie le travail des deux robots

ArcNC automatise la planification de plusieurs robots à partir du fichier CAO, du modèle de la cellule et des paramètres de soudage configurés. Le logiciel génère les mouvements de soudage possibles et les angles possibles du positionneur, attribue les soudures aux robots et construit la séquence de soudage. Il planifie également les trajectoires entre les soudures et les positions d'attente de chaque robot. Il vérifie l'espace nécessaire aux robots pour les opérations prévues en parallèle et insère les handshakes.

Entre ces points, les programmes générés progressent indépendamment. Un bras peut réaliser plusieurs soudures courtes pendant que l'autre exécute un cordon plus long, puis attendre là où les programmes le prévoient. Les utilisateurs peuvent modifier les attributions, choisir un autre mouvement ou définir la séquence de soudage.

ArcNC peut aussi servir à comparer plusieurs configurations de cellule avant d'investir. En générant et en simulant des programmes pour la même pièce dans différents modèles de cellule, vous pouvez comparer les temps de cycle estimés pour les robots et repérer les attentes imposées à chaque robot par chaque configuration. Tenez compte du chargement et des autres opérations de la cellule lorsque vous évaluez la capacité de production obtenue.

Une cellule à deux robots mérite d'être envisagée lorsque la pièce permet d'effectuer des tâches utiles en parallèle, que le cycle complet plus court crée la capacité nécessaire et que la charge de programmation reste adaptée à votre production. Savoir où les bras peuvent travailler ensemble, où ils doivent attendre et à quelle fréquence le plan devra changer vous donne une base concrète pour évaluer l'investissement.