33 robots industriels de polissage en ligne et autonomes
Beaucoup de gens parlent de l’industrie 4.0 mais, pour l’heure, peu passent à l’action. La société BERGER, basée à Wuppertal (Allemagne) a de son côté pris ce sujet très au sérieux. Elle a d’ailleurs été récemment récompensée par le Robotic Award 2018 du salon de Hannovre pour la conception d’une nouvelle usine de production équipée de 33 robots capables de prendre des décisions en autonomie. Découvrez dans cet article la présentation de cette innovation.
Le groupe BERGER, basé près de Düsseldorf que dirigent Andreas GROSS et Marco CHIESURA, est reconnu comme un expert de la robotique dans son secteur. La société, qui vient de fêter ses 60 ans, a en effet implanté plus de 700 robots sur les 20 dernières années et en intègre désormais entre 40 et 70 par an. La création et la mise en place d’une cellule de 33 robots est donc un projet de taille qu’a réussi à relever haut la main toute l’entreprise.
Retrouvez les machines spéciales Berger dans notre page Activités Machine de meulage et de polissage.
1 pièce toutes les 10 secondes, grâce au polissage robotisé
Pendant que les articles bruts, tout juste sortis des presses d’emboutissage, arrivent d’un côté, des pièces quasiment prêtes à vendre, parfaitement polies « miroir », sortent de l’autre côté de la chaîne toutes les 10 secondes. Il ne reste plus qu’à ajouter les poignées, le couvercle et l’étiquette. L’intégralité du process est automatisée. L’usine, supervisée par 2 employés, abrite 33 robots travaillant dans des conditions inimaginables. « Le polissage est un travail salissant » explique Dr Gross. « De la pâte de polissage est projetée à haute pression dans les cellules 24h/24 » mais la technologie doit être fiable, quoiqu’il arrive.
Une usine totalement autonome
Implanté sur une zone de 35x20m, le parc de machines occupe la surface d’un terrain de handball! Il est composé de 3 lignes de 11 robots qui coopèrent. Tous connectés, ils travaillent casseroles, poêles et autres ustensiles de cuisine en automatique. « Aujourd’hui, tout le monde parle d’industrie 4.0 […] et nous avons réussi à créer un réseau de 33 intelligences, chacune capable de s’organiser elle-même et de prendre des décisions en complète autonomie !».
C’est exactement ça l’industrie 4.0 : des intelligences décentralisées qui traitent des signaux d’entrée et qui en déduisent des conséquences telles qu’un changement d’outils à opérer lorsqu’une nouvelle pièce à travailler arrive. Dans ce cas-là, l’usine modifie ses réglages automatiquement, en moins de 2 min 30, sans besoin qu’un opérateur ne tourne une vis ou n’appuie sur un bouton. L’usine se prépare pour la nouvelle pièce à fabriquer en quelque sorte. Le challenge de l’intégrateur de robot fut de faire que le changement se fasse au moment où nouvelle référence arrive devant le premier robot, alors que les autres machines doivent terminer les pièces de la série précédente, encore présentes au milieu de la chaine.
La production et le changement de série se fait en parallèle, pendant que certains meulent et polissent, les autres anticipent et modifient leurs paramètres pour accueillir la nouvelle référence.
En pratique, chaque pièce passe à travers l’intégralité de la ligne de production. Les 6 premières machines travaillent l’extérieur pendant que les 5 autres suivants travaillent l’intérieur. Afin de manipuler ces pièces correctement, une pince sur mesure a été développée pour préparer les surfaces externes. Ce préhenseur par le vide attrape la pièce de l’intérieur et actionne un outil qui se déploie. « Imaginez simplement mettre votre main droite à l’intérieur de la casserole et écarter les doigts » expliquer Dr Gross, « c’est plus ou moins le principe de fonctionnement de notre préhenseur ». Il a d’ailleurs totalement raison de dire « notre » préhenseur car il a été développé en interne pendant près de 18mois.
Une solution sur mesure
Après les étapes de meulage, destinées à supprimer les marques causées par l’emboutissage des pièces, vient le polissage. Cette étape a été un point de développement majeur du projet. En créant un dispositif spécifique pour apporter la pâte de polissage entre la pièce et l’outil, le Dr Gross et son équipe ont augmenté de manière considérable l’efficacité du process. Des buses à haute pression, à angle variable, pilotées par le robot lui-même viennent déposer la pâte de polissage à intervalles réguliers et programmables.
« Cette technologie est novatrice et vraiment surprenante, cela n’existait pas jusqu’à présent »
D’après le dirigeant de la société allemande, « cette technologie est novatrice et vraiment surprenante, cela n’existait pas jusqu’à présent ». Ce n’est pas seulement le fait que ces buses soient contrôlées par le robot qui rend cette solution unique mais aussi le fait que cela soit bien moins cher. « Notre solution coûte moins de 10.000 Euros. Avec 33 robots, cela fait une grosse différence si la solution technique coûte 10 000€ ou le double » souligne Dr Gross.
Des robots taillés pour l’effort et connectés à leur environnement
Pour obtenir de bons résultats face à un outil non régulier comme un disque de polissage, il faut appliquer une pression considérable. C’est pourquoi l’usine est équipée de robots pour charges lourdes capables d’appliquer entre 50 et 80kg de pression. Pour ce dossier, le choix s’est porté vers des KR180, des robots de la marque KUKA conçus pour une charge maxi de 180kg.
Ces robots sont costauds, changent leurs réglages tout seul et pilotent les buses à haute-pression de pâte à polir. Ils prennent également en compte leurs collègues faits de chair et d’os. Les robots savent en permanence combien d’opérateurs sont présents dans le hall. L’usine est généralement supervisée par 2 opérateurs qui doivent fournir, entres autres, les disques de polissage qui équipent les robots. Chaque robot connait la durée de vie de ses outils et de ceux utilisés par les autres. Comme ils sont connectés les uns aux autres et capables de communiquer entre eux, ils peuvent coordonner leur stock et éviter les conflits.
Exemple : le robot N°13 peut prévoir que son disque à polir va être à changer tout comme celui du n°17. Donc, 2 heures avant que cela n’arrive, il informe l’opérateur d’approvisionner le consommable au magasin afin d’être en sécurité. Cela optimise la capacité usine en même temps que cela évite le pire scénario : l’arrêt de production.
Bien qu’évoluant dans des conditions défavorables, BERGER réussi à atteindre les 95% de disponibilité machine requises. Cela signifie que chacun des robots doit garantir un taux de fiabilité de 99%, chose que la société Allemande a également réussi à atteindre.
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