Technologie ingénieuse | Actualités du secteur | 8 février 2025

Dans le secteur industriel, les robots de soudage jouent un rôle de plus en plus crucial. Grâce à leurs opérations de soudage précises et efficaces, ils ont considérablement amélioré la qualité des produits et la productivité. Pourtant, derrière cette notoriété se cache un composant essentiel souvent méconnu : la bague collectrice. Aujourd’hui, levons le voile sur le rôle des bagues collectrices dans les robots de soudage.

Bagues collectrices : le pivot flexible des robots de soudage

Les robots de soudage doivent pouvoir se déplacer avec souplesse dans l'espace tridimensionnel, en ajustant constamment l'angle et la position de soudage. La bague collectrice, dispositif capable de transmettre puissance, signaux et données entre les parties rotatives et fixes, joue le rôle de « moyeu flexible » du robot. Elle permet au bras du robot de recevoir et de transmettre diverses informations de manière stable tout en tournant en continu, garantissant ainsi le bon déroulement de l'opération de soudage.

Imaginez un robot de soudage sans bagues collectrices : son bras devrait s’arrêter et reconnecter les circuits à chaque rotation. Cela réduirait considérablement l’efficacité et pourrait même engendrer une qualité de soudure instable. Grâce aux bagues collectrices, le robot effectue une rotation continue et ininterrompue, à l’image d’un danseur se déplaçant librement sur scène, ce qui rend l’opération de soudage plus efficace et précise.

Avantages uniques des bagues collectrices pour les robots de soudage

Amélioration de la précision du soudage

Lors du soudage, même la plus infime interférence de signal ou fluctuation de puissance peut affecter la qualité de la soudure. Les bagues collectrices, grâce à une technologie de transmission électrique avancée, réduisent efficacement l'atténuation et les interférences du signal, garantissant ainsi la réception de signaux de commande précis par le robot de soudage. Ce dernier peut alors contrôler avec précision le courant, la tension et la vitesse de soudage, assurant ainsi une soudure de haute qualité et augmentant significativement le taux de conformité des produits.

Amélioration de la fiabilité des équipements

Les robots de soudage doivent généralement fonctionner pendant de longues périodes dans des environnements industriels difficiles, confrontés à de multiples contraintes telles que les températures élevées, la poussière et les vibrations. Les bagues collectrices sont spécialement conçues et fabriquées pour offrir une excellente résistance à l'usure et à la corrosion, ainsi qu'une grande immunité aux interférences. Elles fonctionnent de manière stable dans des environnements complexes, réduisant ainsi les pannes d'équipement, les coûts de maintenance et les temps d'arrêt, et assurant un soutien fiable à la production de l'entreprise.

Extension des fonctions des robots

Avec le développement continu de l'automatisation industrielle, les fonctions des robots de soudage se diversifient. Outre les opérations de soudage classiques, ils doivent désormais intégrer des fonctions telles que l'inspection visuelle et la transmission de données. Les bagues collectrices permettent la transmission simultanée de plusieurs types de signaux, comme les signaux vidéo, les signaux de commande et les données de capteurs, contribuant ainsi à l'extension des fonctionnalités des robots. Grâce aux bagues collectrices, les robots de soudage peuvent communiquer et échanger des données en temps réel avec d'autres dispositifs, permettant une gestion de la production plus intelligente.

Les robots sont principalement divisés en catégories comme suit :

Classification par domaine d'application Robots industriels :

Principalement utilisés dans les secteurs de la production industrielle, tels que la fabrication automobile et la production d'équipements électroniques, les robots de soudage, de manutention et d'assemblage sont courants et permettent d'améliorer l'efficacité, la qualité et la régularité de la production. Les robots de service offrent divers services aux personnes : robots domestiques (aspirateurs, laveurs de vitres), robots médicaux (robots chirurgicaux, robots de rééducation), robots de restauration, robots guides, etc.

Robots militaires :Utilisés pour des tâches militaires, telles que les robots de déminage, les robots de reconnaissance, les avions de combat sans pilote, etc., ils permettent de réduire les risques encourus par les soldats lors de missions dangereuses.

Robots éducatifs :Utilisés dans le domaine de l'éducation pour aider les élèves à apprendre la programmation, les sciences, les mathématiques et d'autres connaissances, tels que les robots Lego, les robots Ability Storm, etc., grâce à la construction et à la programmation, afin de développer leurs capacités pratiques et leur raisonnement logique.

Robots de divertissement :À des fins de divertissement, des objets tels que des animaux de compagnie robotisés, des robots humanoïdes performants, etc., peuvent offrir une expérience amusante et interactive aux gens.

Classification par méthode de contrôle

Robot télécommandé :Commandé par télécommande ou équipement de télécommande, le robot permet à l'opérateur de contrôler en temps réel ses mouvements et son comportement ; il est souvent utilisé dans des opérations en environnement dangereux ou lors d'occasions nécessitant une grande précision, comme le déminage, la détection sous-marine, etc.

Robot autonome :possède la capacité de prendre des décisions et d'agir de manière indépendante, peut percevoir l'environnement grâce à des capteurs et utiliser des algorithmes et des modèles pour l'analyse, la planification et la prise de décision, tels que les robots mobiles autonomes, les drones de navigation autonomes, etc.

Robot à commande hybride :Elle combine les caractéristiques de la télécommande et du contrôle autonome, peut fonctionner de manière autonome dans certains cas, et peut également accepter une télécommande manuelle lorsque cela est nécessaire pour s'adapter aux différentes exigences des tâches et aux conditions environnementales.

Classification par morphologie structurale

Robot humanoïde :Il possède une structure corporelle et une apparence similaires à celles des humains, généralement avec une tête, un torse, des membres et d'autres parties, et peut imiter les mouvements et les comportements humains, comme l'ASIMO de Honda, l'Atlas de Boston Dynamics, etc.

Robot à roues :Utilisant les roues comme principal mode de déplacement, il se caractérise par une vitesse de déplacement rapide et une grande efficacité, et convient aux déplacements sur terrain plat, comme certains robots de distribution logistique, robots d'inspection, etc.

Robots chenillés :Dotés d'une transmission à chenilles, ils offrent une bonne capacité de franchissement et une grande stabilité, peuvent circuler sur des terrains complexes tels que des routes de montagne accidentées, la neige, le sable et d'autres environnements, et sont souvent utilisés dans les domaines militaire, de sauvetage et autres.

Robots à pattes :Les robots quadrupèdes, les robots hexapodes, etc., capables de se déplacer grâce à plusieurs pattes, possèdent une meilleure flexibilité et une plus grande adaptabilité, et peuvent marcher sur des terrains accidentés ou dans des espaces étroits.

Robots souples :Ils adoptent des matériaux et des structures souples, présentent une grande flexibilité et une grande adaptabilité, et peuvent s'adapter à des environnements et des formes complexes, comme certains robots souples utilisés pour la chirurgie médicale mini-invasive et l'inspection des pipelines.

Classification par mode de conduite

Robots électriques :L'utilisation de moteurs électriques comme principale source d'énergie, avec ses avantages tels qu'une grande précision de contrôle, une vitesse de réponse rapide, une conception propre et respectueuse de l'environnement, etc., est actuellement le mode de propulsion le plus répandu ; la plupart des robots industriels et des robots de service sont à propulsion électrique.

Robots hydrauliques :Ils utilisent la pression générée par le système hydraulique pour actionner les articulations et les actionneurs du robot, avec des caractéristiques de force de sortie importante et de densité de puissance élevée, et sont souvent utilisés dans les grands robots industriels ou les robots nécessitant une grande capacité de charge.

Robot pneumatique :Ce robot utilise l'air comprimé comme source d'énergie et actionne ses mouvements grâce à des composants pneumatiques tels que des vérins et des moteurs à air. Il présente l'avantage d'un faible coût, d'une maintenance simple et d'une sécurité élevée, mais sa force de sortie est relativement faible et il convient donc aux applications nécessitant des charges légères et des interventions rapides.

industrie de la fabrication automobile

Ligne de production automobile BMW

Application : Dans l’atelier de soudage de carrosserie de BMW, de nombreux robots de soudage sont utilisés. Des bagues collectrices sont intégrées aux articulations rotatives de ces robots afin de garantir une transmission stable du courant, des signaux de commande et des données des capteurs nécessaires au soudage, notamment lors d’opérations multi-angles et multi-positions. Par exemple, lors du soudage d’un flanc de carrosserie, le robot doit effectuer de fréquents mouvements de rotation et d’oscillation. La bague collectrice assure une alimentation électrique stable, limitant ainsi les fluctuations du courant de soudage et garantissant la qualité et la régularité de la soudure.
Résultat : L’utilisation de robots de soudage équipés de bagues collectrices a permis d’améliorer considérablement l’efficacité du soudage sur la ligne de production BMW, de réduire significativement le taux de défauts et de garantir la qualité des produits. Par ailleurs, la grande fiabilité des bagues collectrices diminue les temps d’arrêt des robots et améliore l’efficacité globale de la ligne de production.

Usine de véhicules à énergies nouvelles BYD

Application : Dans la production de véhicules à énergies nouvelles de BYD, les robots de soudage utilisent des bagues collectrices pour assurer une transmission stable des signaux et de l’énergie. Lors du soudage du plateau de batterie, les paramètres de soudage doivent être contrôlés avec précision afin de garantir la sécurité et la stabilité de la batterie. La bague collectrice permet au robot de recevoir avec exactitude les instructions du système de contrôle et d’ajuster précisément des paramètres tels que la vitesse de soudage et l’intensité du courant.
Effet : Grâce à l'utilisation de bagues collectrices dans les robots de soudage, la qualité du soudage des plateaux de batteries BYD a été considérablement améliorée, l'efficacité de la production a augmenté d'environ 30 % et les coûts de production ont été réduits, renforçant ainsi la compétitivité des produits sur le marché.

industrie de fabrication de machines d'ingénierie

Fabrication de machines d'ingénierie Caterpillar

Application : Caterpillar utilise des robots de soudage pour assembler des pièces lors de la production d'engins de chantier de grande taille, tels que des pelles hydrauliques et des chargeuses. La bague collectrice est installée sur l'articulation du poignet du robot, lui permettant de pivoter librement pour réaliser des opérations de soudage complexes. Par exemple, lors du soudage de la flèche d'une pelle hydraulique, le robot doit souder sous différents angles et dans différentes positions. La bague collectrice transmet simultanément plusieurs signaux et une alimentation électrique, garantissant ainsi la précision des mouvements du robot et la qualité du soudage.
Effet : L’utilisation de bagues collectrices permet aux robots de soudage Caterpillar de s’adapter à des conditions de soudage complexes, améliorant ainsi la qualité du soudage et la productivité. Parallèlement, grâce à leur longue durée de vie et à leur grande fiabilité, les bagues collectrices réduisent les coûts de maintenance et les temps d’arrêt des équipements, et contribuent à améliorer la productivité de l’entreprise.

Soudage des machines d'ingénierie XCMG

Application : Dans le domaine du soudage des grues, des rouleaux compresseurs et autres engins de chantier, les robots de soudage XCMG utilisent des bagues collectrices pour réaliser un soudage en rotation libre à 360°. Lors du soudage de la flèche de la grue, le robot doit effectuer une rotation continue tout en maintenant des paramètres de soudage stables. La bague collectrice assure une transmission fiable de la puissance de soudage, des signaux des capteurs et des signaux de commande, permettant ainsi au robot de réaliser la tâche de soudage avec précision.
Effet : L'utilisation de bagues collectrices a considérablement amélioré la qualité et l'efficacité des robots de soudage XCMG pour le soudage de flèches, et les performances globales et la fiabilité des produits ont également été renforcées, consolidant ainsi la position de XCMG dans l'industrie des machines de génie civil.

Industrie manufacturière aérospatiale

Boeing Aircraft Manufacturing

Application : Dans le processus de fabrication des avions Boeing, des robots de soudage de pointe sont utilisés pour le soudage de certaines pièces de précision. Les bagues collectrices jouent un rôle essentiel dans ces robots, notamment lors du soudage de pièces complexes telles que les aubes de moteurs d’avion, qui exigent un contrôle de haute précision et une alimentation électrique stable. Les bagues collectrices garantissent la précision de la transmission du signal et la stabilité de la transmission de puissance lorsque les robots effectuent des opérations de soudage de précision dans des espaces restreints.
Effet : L'utilisation de bagues collectrices améliore la qualité et la précision du soudage des pièces d'avions Boeing, assure les performances et la fiabilité de pièces clés telles que les moteurs d'avion et offre une garantie solide pour la sécurité des vols.

Un projet de soudage d'un composant spécifique de China Aerospace

Application : Le soudage de pièces aérospatiales exige une qualité et une stabilité de soudage extrêmement élevées. Équipé de bagues collectrices, le robot de soudage peut effectuer des opérations de soudage dans des bancs d’essai simulant l’environnement spatial. Les bagues collectrices s’adaptent aux conditions environnementales extrêmes, telles que la température et le vide, et assurent une transmission stable des signaux et de l’énergie pendant le soudage, garantissant ainsi la qualité du soudage des pièces aérospatiales.
Effet : L'application réussie des bagues collectrices dans les robots de soudage aérospatiaux a apporté un soutien important au développement de l'industrie aérospatiale de mon pays, a amélioré le niveau de fabrication et la fiabilité des pièces aérospatiales et a favorisé le progrès de la technologie aérospatiale de mon pays.

Types de bagues collectrices nécessaires aux robots de soudage

bague collectrice hybride pneumatique-hydraulique-électrique -Série DHS

Caractéristiques : offres de la société Ingénieurbague collectrice combinéeIl s'agit d'un ensemble de bagues collectrices pneumatiques, électriques et hydrauliques, ainsi que de joints tournants à gaz. Il peut transmettre des courants faibles, des courants de puissance ou divers signaux de données provenant de tout corps rotatif, une puissance hydraulique de 0,8 à 20 MPa, et également de l'air comprimé ou d'autres gaz spéciaux. Le nombre de canaux des bagues collectrices électriques varie de 2 à 200, celui des joints tournants hydrauliques ou pneumatiques de 1 à 36, et la vitesse de rotation de 10 à 300 tr/min.
Scénarios d'application : En fonctionnement, un robot de soudage doit transmettre non seulement l'alimentation et les signaux de commande, mais aussi le gaz de soudage, le liquide de refroidissement et d'autres fluides. La bague collectrice conductrice hybride gaz-liquide-électrique intègre ces fonctions pour une transmission multifonctionnelle, ce qui permet de réduire la taille du robot et d'améliorer son efficacité et sa fiabilité.

bague collectrice à courant élevé-50A-2000A

Caractéristiques : Notre entreprise propose des bagues collectrices haute intensité, capables de transmettre des courants de 50 A et plus, voire plusieurs centaines d'ampères. Grâce à une conception unique et une fabrication soignée, la structure inter-anneaux est conçue selon un cadre creux spécial, facilitant la maintenance et favorisant la dissipation thermique. Équipées de balais en carbone importés, elles offrent une capacité de transport de courant élevée et génèrent peu de poussière. Le courant peut atteindre 2 000 A par bague, garantissant un fonctionnement stable et fiable. Applications : Le soudage nécessite un courant important pour générer la chaleur nécessaire à la fusion du métal. La bague collectrice haute intensité répond aux exigences de transmission de courant des robots de soudage, assurant ainsi une alimentation électrique stable et adaptée au pistolet de soudage, pour une qualité et une efficacité de soudage optimales.

bague collectrice à fibre optique-Série HS

Caractéristiques : Utilisant la fibre optique comme support de données, ce système permet une transmission ininterrompue des signaux optiques entre les pièces rotatives et les pièces fixes. Il se caractérise par sa robustesse en environnements difficiles, l’absence de contact et de frottement, et une durée de vie exceptionnelle (plus de 10 millions de tours, voire plus de 100 millions de tours pour un seul cœur). Grâce à la technologie multicanaux, il permet la transmission simultanée de plusieurs signaux, tels que la vidéo, les données série et les données réseau. La transmission par fibre optique est sans fuite ni interférence électromagnétique et peut être effectuée sur de longues distances.
Scénarios d'application : Pour certains robots de soudage exigeant une qualité de soudage élevée et nécessitant une surveillance en temps réel du processus, des bagues collectrices à fibre optique permettent de transmettre des signaux vidéo haute définition et des images de la zone de soudage au système de contrôle, offrant ainsi aux opérateurs une vision instantanée de l'opération. De plus, pour les robots de soudage fonctionnant en coordination avec d'autres équipements de haute précision, ces bagues collectrices à fibre optique transmettent des signaux et des données de commande de haute précision, garantissant ainsi la précision des mouvements et du contrôle du robot.

bague collectrice de capsuleBague -12 mm 6-108

Caractéristiques : Conçu pour les équipements de petite et moyenne taille nécessitant une rotation à 360° pour la conduction électrique ou la transmission de signaux de commande, de données et de signaux vidéo. Bénéficiant d'un traitement de surface de haute précision et d'un plaquage or ultra-dur, il garantit des fluctuations de résistance extrêmement faibles et une durée de vie exceptionnelle. Principalement utilisé pour la transmission de signaux de commande et de courants faibles dans les systèmes de petite et moyenne taille, il présente les avantages suivants : faible couple, faibles pertes, absence d'entretien et faible niveau de bruit électrique.
Scénarios d'application : Pour certains robots de soudage de petite taille ou de conception compacte, notamment dans les environnements de travail à espace restreint, la taille réduite de la bague collectrice de type capuchon lui confère une excellente adaptabilité. Elle assure l'alimentation et la transmission des signaux pour les articulations miniaturisées ou les pièces rotatives du robot de soudage, garantissant ainsi une grande flexibilité de mouvement et un contrôle précis.

bague collectrice Gigabit Ethernet

Caractéristiques : Ce routeur pivote à 360° pour transmettre un signal Gigabit Ethernet monocanal. Il est conçu pour transmettre des signaux Ethernet 100/1000 Mbps. Il offre une transmission stable, sans perte de paquets ni codage de chaîne, avec de faibles pertes de retour et d'insertion, une forte immunité aux interférences et la prise en charge de l'alimentation PoE. Il peut gérer simultanément l'alimentation électrique et le signal, et transmettre jusqu'à 8 canaux réseau Gigabit. Il est équipé de connecteurs RJ45 à branchement et débranchement directs.
Scénario d'application : Dans les lignes de production de soudage automatisées, les robots de soudage doivent généralement communiquer et contrôler des données à haut débit avec d'autres équipements. Les bagues collectrices Gigabit Ethernet répondent aux exigences de transmission de données à haut débit entre les robots de soudage et les ordinateurs hôtes, les contrôleurs, les capteurs et autres équipements, et permettent le contrôle automatisé et la surveillance à distance du processus de soudage.

Défis et réflexions sur l'application des bagues collectrices

Cependant, l'utilisation de bagues collectrices dans les robots de soudage n'est pas sans difficultés. À mesure que les performances de ces robots s'améliorent, les exigences relatives aux bagues collectrices augmentent également. Par exemple, des vitesses de rotation plus élevées, des courants plus importants et un plus grand nombre de canaux de signal constituent des défis majeurs pour la conception et la fabrication de ces bagues.
De plus, la qualité et la fiabilité des bagues collectrices influent directement sur les performances globales des robots de soudage. La qualité des bagues collectrices disponibles sur le marché est très variable. Un mauvais choix peut entraîner des pannes fréquentes du robot et nuire à la productivité. Par conséquent, lors du choix de bagues collectrices, les entreprises doivent prendre en compte des facteurs tels que la qualité du produit, ses performances, la marque et le service après-vente.
Parallèlement, il convient de réfléchir à l'optimisation de la conception et de la technologie des bagues collectrices afin de répondre aux besoins futurs des robots de soudage. Il s'agit notamment de rechercher et de développer des matériaux plus performants et fiables pour améliorer la vitesse de transmission et la stabilité des bagues collectrices ; d'explorer de nouvelles structures et de nouveaux procédés de fabrication pour réduire les coûts et le volume, et améliorer l'intégration et l'adaptabilité des bagues collectrices.

Conclusion Anneaux collecteurs

Bien que peu visibles sur le plateau des robots de soudage, les bagues collectrices sont des composants clés indispensables à leur bon fonctionnement. Elles contribuent discrètement à la précision, à la stabilité et à l'efficacité des robots de soudage. Dans le développement futur de l'automatisation industrielle, les bagues collectrices continueront sans aucun doute de jouer un rôle important. Parallèlement, il est essentiel de poursuivre nos efforts de recherche et d'innovation afin de répondre aux exigences et aux défis toujours plus grands. Concentrons-nous sur le développement de la technologie des bagues collectrices et contribuons activement à la modernisation des robots de soudage et au progrès de la production industrielle.