Découvrez comment les robots gèrent les charges extrêmes dans la forge

Les robots industriels lourds désignent des bras robotiques ou des équipements automatisés dont la capacité de charge dépasse un certain standard, généralement capables de manipuler des matériaux de plus de 500 kg. Ces robots se caractérisent par une grande stabilité, une précision élevée et une forte résistance aux interférences, et sont largement utilisés dans les domaines nécessitant des opérations à grande échelle et à haute intensité. En ajustant flexiblement les programmes pour s'adapter à différents besoins de production, ces robots aident les entreprises à améliorer leur efficacité tout en réduisant les coûts de main-d'œuvre et les risques de sécurité.

Fabrication automobile

La chaîne de production automobile repose fortement sur les robots lourds, en particulier pour le soudage de carrosseries et l'assemblage de grandes pièces. Les robots manipulent des composants lourds tels que des portes, des cadres et des moteurs, effectuant des opérations synchronisées multi-points aux postes de soudage. Étant donné que les matériaux de carrosserie sont principalement constitués d'acier à haute résistance, difficile à porter longtemps pour un humain, les robots maintiennent une précision stable, assurant que les erreurs de points de soudage restent inférieures à 0,5 mm. Certains constructeurs automobiles ont introduit des robots collaboratifs à deux bras, où une unité gère simultanément l'installation des portes et le serrage des vis, réduisant le temps de cycle de production de 15%.

Industrie de la fonderie et du forgeage

Dans les ateliers à haute température, les robots lourds remplacent les humains pour des tâches dangereuses telles que le coulage, l'extraction de pièces et le débavurage. Sur les lignes de fonderie, les robots extraient du métal fondu dépassant 1 000°C des fours et le versent dans des moules, équipés de boucliers résistants à la chaleur et de systèmes d'arrêt d'urgence thermiques. En forgeage, des robots à six axes saisissent des pièces en métal forgé et les placent dans des bacs de refroidissement, avec des pinces adaptatives installées à l'extrémité du bras pour éviter le glissement. Après qu'une usine de machines lourdes a modernisé sa ligne de forgeage traditionnelle, les taux d'accidents du travail ont diminué de 90%, et les taux de conformité des produits sont passés de 82% à 97%.

Logistique et entreposage

Les entrepôts intelligents utilisent des robots lourds pour déplacer des palettes ou des conteneurs pleins. Des robots mobiles équipés de navigation laser peuvent transporter des charges de 2 tonnes, planifiant automatiquement leurs itinéraires entre les rayonnages pour transporter des marchandises des zones de réception aux stations de tri. Dans les entrepôts de chaîne du froid, des robots résistants à l'humidité fonctionnent en continu dans des environnements aussi froids que -25°C, avec des revêtements anti-condensation sur les bras robotiques. Après le déploiement de 20 robots lourds, un grand centre logistique de commerce électronique a triplé son efficacité de tri de colis, traitant plus de 800 000 colis par jour pendant les périodes de pointe.

Fabrication aérospatiale

L'assemblage de la carlingue d'un avion implique la manipulation de cadres métalliques pouvant atteindre 20 mètres de long, avec l'aide de robots lourds pour le rivetage en utilisant des systèmes de positionnement visuel. Équipés de capteurs de force à six axes, les robots fournissent un retour de pression en temps réel lors de l'installation de la peau, empêchant la déformation des matériaux en alliage d'aluminium-lithium. Chez un constructeur aéronautique, un système collaboratif de double-robot fixe la poutre d'aile avec le robot de gauche tandis que le robot de droite serre les boulons, réduisant le temps d'assemblage de 72 à 40 heures. Dans le soudage des réservoirs de carburant de fusées, les robots se déplacent sur des voies circulaires, réalisant des soudures en alliage de titane d'une épaisseur de 3 mm en shifts continus de 8 heures.

Équipements énergétiques

Les tours d'éoliennes dépassent 4 mètres de diamètre, et les robots lourds, travaillant avec des systèmes de portique, effectuent le soudage circumférentiel. La technologie de suivi laser compense la déformation des pièces au cours de l'opération, avec des angles de torche de soudage ajustés automatiquement de ±5 degrés. Dans l'entretien des centrales nucléaires, des robots résistants aux radiations pénètrent dans les cœurs de réacteur, où des bras robotiques hydrauliques peuvent démonter des ensembles de valves pesant 500 kg, surveillés à distance avec des données de radiation en temps réel. Une centrale hydroélectrique a utilisé des robots sous-marins équipés de moteurs étanches et de dispositifs de nettoyage ultrasonores pour l'entretien des turbines, réduisant les arrêts de 12 jours par opération.

Production de matériel de construction

Les assemblages de flèches d'excavatrices pèsent souvent jusqu'à 1,5 tonne. Les robots lourds, travaillant avec des positionneurs rotatifs, effectuent des soudures multi-angles. Les postes de travail comportent deux stations : pendant que le robot soude une pièce, les ouvriers préparent la suivante de l'autre côté. Lors de l'assemblage des plateformes de grues, les robots serrent 64 jeux de boulons en trois étapes selon les exigences de couple, maintenant les erreurs de couple inférieures à 2%. Après avoir modernisé sa ligne de production de chargeurs, un fabricant a augmenté les taux de conformité de soudage des flèches de 88% à 99,8%, réduisant les coûts de reprise de 600 000 RMB par an.

Construction navale

Le soudage de blocs de coque implique des plaques d'acier d'une épaisseur supérieure à 30 mm. Des robots lourds équipés de torches de soudage haute puissance opèrent sur des rails montés de chaque côté du bloc. Utilisant un soudage multi-passes, le robot nettoie automatiquement les scories et inspecte chaque passe de soudage. Après l'introduction de 12 robots lourds, un chantier naval a réduit le temps de soudage d'un bloc de coque de 38 mètres de 45 à 26 jours, réduisant la consommation de fil de soudage de 18%.

Lors de la sélection de tels équipements, les considérations clés incluent l'ajustement du rayon de travail avec les courbes de charge. Par exemple, lors de la levée d'un objet de 3 tonnes à une hauteur de 5 mètres, le couple du robot doit répondre aux demandes maximales. Lors de l'installation, la capacité portante de la fondation est cruciale, car la force d'inertie générée par un robot de 400 kg en opération peut dépasser 2 tonnes. Pour l'entretien, il est recommandé de remplacer le lubrifiant des réducteurs tous les 500 heures et de calibrer régulièrement les capteurs de contrôle de force.

Certaines entreprises intègrent des robots lourds avec la technologie 5G, permettant le chargement et le déchargement à distance dans les zones de matières premières des aciéries, où les opérateurs dans les salles de contrôle perçoivent la force de préhension via des gants haptiques. Avec l'essor des matériaux composites, les effecteurs de bout de robot sont équipés de systèmes adaptatifs de pression qui ajustent automatiquement la force de serrage lors de la manipulation d'objets irréguliers, évitant ainsi les dommages aux composants en fibre de carbone.

Les principales limitations concernent actuellement la consommation d'énergie et la disposition spatiale. Un robot de 200 kg de charge utile peut consommer jusqu'à 15 kW en opération continue, nécessitant une planification préalable des charges électriques de l'atelier. Les directions futures de développement incluent la création de modules articulaires plus compacts et l'amélioration de l'évitement dynamique d'obstacles pour plusieurs robots opérant dans le même espace de travail.