Étude de faisabilité du contrôle des vibrations et de la déformation d'un robot flexible en soudage et martelage simultanés

摘要

Pour éviter les coûts de démontage et réduire les pertes de production associées, Hydro-Québec, grâce à sa technologie portable du robot flexible Scompi®, réalise des travaux de réparation (soudage et meulage) des roues de turbines hudrauliques en place sans démonter ces roues. Le soudage induit des contraintes résiduelles et des déformations qu'il est important de contrôler. Comme il est très difficile de réaliser un recuit de détente en place, Hydro-Québec développe dans son Institut de Recherche une nouvelle technologie de relaxation de contraintes par martelage répétifif du cordon de soudure juste derrière la torche. Toutefois, l'utilisation combinée sur un même robot du marteau et de la torche génère un phénomène vibratoire qui peut affecter le positionnement et la qualité de la soudure. Il est donc essentiel de contrôler les vibrations et les déformations du bras sous l'effet du martelage et s'assurer de la stabilité de la trajectoire du robot.ududDans cette étude, on montre les étapes préliminaires de conception d'un système d'amortissement des vibrations d'un robot flexible, excité par des impacts répétitifs.ududLa première étape consiste à effectuer des mesures vibratoires sur le bras du Scompi afin de trouver les paramètres modaux. Parallèlement, pour valider ces mesures, on réalise un modèle numérique par éléments finis en utilisant le logiciel ANSYS®.ududLors de la deuxième partie on mesure les vibrations du bras en martelage et on compare ce résultat avec la simulation par éléments finis. Nous avons proposé deux concepts: un support amorti passif pour les deux outils et un absorbeur dynamique. Ils peuvent être associés et utilisés simultanément.ududEn se basant sur ces résultats, on es passé à la conception du support amorti. Des calculs théoriques ainsi que des simulations ont permis de définir la géométrie et les paramètres de l'amortisseur. Après une étude des différents amortisseurs offerts sur le marché, notre choix s'est porté sur un modèle normalisé construit avec un élastomère à base de caoutchouc naturel. Ce support a été usiné et testé pour déterminer son efficacité.ududLa conception d'un absorbeur dynamique vient compléter l'étude. Ses caractéristiques ont été calculées. Des simulations numériques ainsi qu'un dispositif initial (masse ressort) montrent son effet. Enfin l'absorbeur est réalisé et testé. Il nous a permis de réduire l'amplitude des vibrations de plus de 50%.