Augmenter la capacité et la flexibilité de la production par le vissage avec des cobots

Découvrez tous les détails dans l'étude de cas de succès

Exigences du client

Notre client polonais, Despol TM, un Intégrateur de systèmes, est un fournisseur de solutions de production robotisées, en particulier de ROBOTS collaboratifs, et il utilise la technologie Fiam lorsque les opérations devant être réalisées par ses machines sont des assemblages utilisant des éléments filetés.

L'intégrateur a fait appel à Fiam pour réaliser les solutions de son client final : un des plus importants fabricants européens de téléviseurs avec une usine près de Poznan, en Pologne, qui emploie plus de 500 personnes.

Grâce à la collaboration entre ces 3 partenaires, une synergie gagnante s’est créée, qui s'est traduite par une commande de 20 unités au total sur 2 ans.

Résumé des exigences du client final:

• Des postes de travail qui effectuent automatiquement des opérations de vissage au moyen de cobots (gérés à distance) et qui sont intégrés dans des lignes de production réalisées avec des bandes de transport

• Introduction de robots collaboratifs pour effectuer des opérations répétitives et travailler aux côtés et en soutien des opérateurs qui, grâce à des capteurs et des technologies 4.0, effectuent des opérations de service très étendues, comme par exemple l'interconnexion avec l'entrepôt pour le prélèvement automatique de composants ou des actions complémentaires au vissage. En outre, leur utilisation est également nécessaire pour respecter les distances opérationnelles imposées par l'urgence sanitaire en cours

• Réagir rapidement à des flux de production de plus en plus variés et changeants.

Les variantes de produits/composants à traiter dans la production de téléviseurs sont de plus en plus nombreuses et, par conséquent, la complexité de la gestion des lots de production se traduit également par la programmation de différents cycles de production en fonction des différents matériaux et types de vis à utiliser sur plusieurs cycles de production et diversifiés

• Effectuer des contrôles en cours de processus pour vérifier la qualité de la production en temps réel et éviter que les erreurs ne s'accumulent jusqu'à la fin du processus

• Effectuer des contrôles après le processus pour collecter des données, surveiller les processus et effectuer des contrôles de qualité.

Quelles sont les solutions proposées par Fiam ?

Module de vissage automatique MCA pouvant être intégré dans le cobot de l'intégrateur. Voici 5 raisons qui expliquent ce choix:

1. Le cobot peut être reprogrammé rapidement et utilisé pour des applications diverses : un choix parfait aussi pour les productions de faibles volumes ou pour les flux de travail variables et avec des changements de réglages rapides

2. Il s’agit d’une « machine intelligente » et de plus en plus nécessaire dans les systèmes de production existants. Cette solution n’est pas destinée à remplacer l’homme mais plutôt à collaborer avec lui pour le libérer des tâches les plus lourdes et dangereuses, et lui permettre de représenter la vraie valeur ajoutée dans les activités de travail

3. L’opérateur peut effectuer des opérations complexes et ses compétences sont élargies à travers un mécanisme de « job enlargement » où il lui est demandé d’accomplir des tâches plus critiques pour rendre le travail quotidien plus motivant et avec des fonctions plus qualifiées

4. La solution offre beaucoup de flexibilité dans l’automatisation des processus car elle peut être programmée pour opérer en modalité réduite quand une personne entre dans la zone de travail du robot et repartir à pleine vitesse quand la personne s’éloigne et, dans le cas spécifique de la bande transporteuse où elle est utilisée, pour s’adapter aux temps de cycle totaux

5. Le système de vissage, installé dans le cobot, utilise la technologie de vissage électronique, la plus adaptée pour répondre aux exigences de : polyvalence d’applications, interconnexion, programmation et contrôle du processus de production pendant et après le processus.

Découvrez quels sont les éléments du module de vissage pour cobot de Fiam. Quels avantages offre-t-il ?

1. CHARGEUR AUTOMATIQUE DE VIS

Le chargeur de vis est muni d’un PLC intégré, qui en plus de gérer et temporiser tout le cycle de vissage, dialogue avec le cobot et le réseau de l’entreprise : le protocole de communication utilisé Modbus TCP/IP permet - à travers la connexion Ethernet - la gestion à distance de tous les paramètres du chargeur et donc des cycles de vissage.

Le chargeur de vis est personnalisé par Fiam sur le type de vis utilisé par le du client. Dans ce cas, une vis Pozidrive avec rondelle sous-tête en caoutchouc. La personnalisation de l'alimentation est un critère décisif pour réaliser une solution automatique fiable et performante pour la situation d'exploitation spécifique.

Avantage : alimentation automatique continue et constante des vis directement sur le point de vissage, en accélérant ainsi la productivité et en s'adaptant à la vitesse du cobot.

2. DISPOSITIF DE VISSAGE AUTOMATIQUE

Sur le bras du cobot est fixé le dispositif de vissage qui prévoit l’avance automatique de l’embout sur la vis et l’empêche de reculer. Ce système exclusif, breveté par Fiam, présente 3 avantages fondamentaux:

- SÉCURITÉ D'UTILISATION SUR LES COBOTS : étant donné qu’il gère 3 opérations de travail (courses synchronisées de passage de vis, course intermédiaire d'accouplement vis/embout, course de vissage final) entièrement à l'intérieur du dispositif et donc sans organes en mouvement, il est parfaitement compatible avec les normes de sécurité requises

- AUCUN ENDOMMAGEMENT DES COMPOSANTS : en phase de vissage, la tête du dispositif ne s’appuie pas sur les surfaces en les protégeant contre tout contact. Il ne peut donc pas y avoir de dommages aux composants fragiles comme, par exemple, les cartes électroniques des téléviseurs

- MAINTIEN MÉCANIQUE DE LA VIS ET VISSAGE EN PROFONDEUR : la tête retient la vis mécaniquement et non par aspiration, une technologie qui entraîne différents problèmes de perte de vis dans les composants, notamment lors des manipulations rapides du cobot. Pour cette solution, la tête a été personnalisée sur la vis et sur le composant pour le vissage en profondeur et équipée du dispositif « antiretournement » qui, compte tenu de la nature des très petites vis, avec rapport longueur vis/diamètre tête compris entre 1,1 et 1,5, empêche leur retournement dans la tête et, ainsi, tout coincement de la vis lors du montage est évité.

Le positionnement correct du dispositif sur le point de vissage est le suivant:

- Le cobot est équipé d'une caméra vidéo qui prend une photo de la carte électronique en transit

- Sur la base des coordonnées de la photo, le cobot élabore le positionnement de la carte électronique du téléviseur sur le tapis de transport

- Il calcule la vitesse de transit

- Il détermine exactement la position des points de vissage sur la carte

- Il procède aux positionnements selon les programmes de vissage préétablis qui prévoient le nombre de vis et les paramètres de couple de vissage définis pour cette production.

3. MOTORISATION ET CONTRÔLE ÉLECTRONIQUE

Cette technologie répond de la manière la plus performante aux exigences de vissage exposées et surtout à celles de l'interaction avec le réseau de l’usine. Le moteur est brushless et le système de contrôle des paramètres de vissage est assuré par le transducteur de couple et le résolveur intégrés, qui garantissent une résolution élevée lors de la mesure des paramètres de couple/angle. En association avec les unités de contrôle, le système assure les performances suivantes:

- Gestion à distance du cobot

- Interface avec le PLC de la ligne et d’autres dispositifs par le biais de signaux E/S librement programmables. Cela concerne par exemple le tapis de transport de travail en activant ou désactivant les gabarit de blocage des pièces et donc en fonction des composants à assembler et des programmes de vissage définis

- Gestion du nombre de vissages par type de composant ainsi que des paramètres couple/angle/temps nécessaires pour un assemblage correct

- 32 « tasks » pré-configurables et pouvant être rappelées pour un contrôle parfait des séquences de vissage

- 8 programmes disponibles pour chaque task, à l’intérieur desquels il est possible de paramétrer les 3 différentes stratégies de vissage disponibles (contrôle du couple, contrôle du couple-suivi de l’angle, contrôle de l’angle-suivi du couple), ainsi que les autres paramètres du cycle de vissage (rotation horaire/anti-horaire, couple minimum/maximum, angle minimum/maximum, réduction de la vitesse durant le serrage, temps limite).

Quels sont les avantages de cette technologie ?

- contrôle méticuleux des vissages et des séquences

- continuité de la production grâce au comptage des vis/cycles de travail

- détection d’éventuelles anomalies du procès, telles que, par exemple filet des vis endommagé (à travers le paramètre du temps de vissage)

- Mémorisation des données pour des activités statistiques et pour traduire les résultats de vissage et, donc, de productivité/qualité des processus en indicateurs clés de performance d’analyse et de surveillance. Une réponse fondamentale aux besoins de numérisation et d'utilisation des données provenant des machines comme outil de création de valeur à travers l'optimisation et l'amélioration des processus de production

- Interconnectivité : grâce au port Ethernet, le système peut s'interfacer avec les protocoles Ethernet IP, ACOP, ToolsNet ainsi qu'avec les codes-barres, les PLC et les imprimantes.