Évolution de l'automatisation de l'insertion de matériel dans la fabrication métallique

FIGURE 3. Un outillage d'alimentation en bol monobloc à changement rapide, stocké dans l'armoire de gauche, gère à la fois l'orientation et la singularisation du matériel (en garantissant que le matériel est correctement aligné et espacé). L'armoire de droite stocke différentes enclumes et plaques navettes.

En pleine reprise après la pandémie en 2021, Ron Boggs, directeur des ventes et du service nord-américain chez Haeger, recevait sans cesse le même genre d'appels de la part des fabricants.

"Ils n'arrêtaient pas de nous dire : 'Hé, il nous manque des attaches'", a déclaré Boggs. « Il s’est avéré que cela venait de problèmes de personnel. » À mesure que les ateliers de fabrication réembauchaient, ils plaçaient souvent des personnes inexpérimentées et moins qualifiées devant la presse à insertion de matériel. Ils manquaient parfois des attaches ; d’autres fois, ils ont inséré la mauvaise attache. Retours clients et retouches montées.

D’un point de vue général, l’insertion matérielle semble être une application mûre pour la robotique. Après tout, un atelier de fabrication peut disposer d'une automatisation complète du découpage et du formage, avec des tours, l'enlèvement des pièces, peut-être même un pliage robotisé. Toute cette technologie alimente ensuite un service d’insertion matérielle en grande partie manuelle. Compte tenu de tout cela, pourquoi ne pas simplement placer un robot devant la presse d’insertion de matériel ?

Au cours des deux dernières décennies, Boggs a travaillé avec de nombreux ateliers de fabrication qui ont robotisé l'insertion de matériel. Plus récemment, lui et son équipe, dont Sander van de Bor, ingénieur principal chez Haeger, ont travaillé pour faciliter l'intégration des cobots au processus d'insertion (voir Figure 1).

Cela dit, Boggs et van de Bor ont souligné que se concentrer uniquement sur la robotique ignore parfois les problèmes plus importants liés à l'insertion du matériel. Une opération d’insertion de matériel robuste, automatisée et flexible nécessite un certain nombre d’éléments de base, notamment la cohérence et la flexibilité des processus.

Le vieux fer a la vie dure. Beaucoup appliquent l’adage aux presses à estampage mécaniques, mais cela s’applique également aux presses à insertion de matériel alimentées manuellement, principalement en raison de leur simplicité. Debout devant une presse à insertion manuelle, l'opérateur place la fixation et la pièce sur l'outil à enclume inférieure. Il appuie sur la pédale. L'outil de poinçonnage supérieur descend, entre en contact avec la pièce et crée une pression pour insérer le matériel. Tout est assez simple, jusqu'à ce que, bien sûr, quelque chose ne tourne pas rond.

« Si les opérateurs n'y prêtent pas attention, l'outil descendra, touchera la pièce à usiner et ne créera pas de pression », a déclaré van de Bor. Pourquoi, exactement ? "Les équipements plus anciens n'ont pas de retour d'erreur, donc les opérateurs ne le savent vraiment pas." L'opérateur n'aurait peut-être pas gardé le pied sur la pédale tout au long du cycle, ce qui aurait pu déclencher le système de sécurité de la presse. « L’outil supérieur a six volts ; l'outil inférieur est meulé et la presse doit détecter la conductivité avant d'augmenter la pression.

Les presses à insertion plus anciennes ne disposent pas non plus de « fenêtres de tonnage », une plage de pression dans laquelle le matériel peut être inséré correctement. Les presses modernes détectent lorsque ces pressions sont trop faibles ou trop élevées. Comme l'explique Boggs, étant donné que les presses plus anciennes n'ont pas de fenêtre de tonnage, les opérateurs corrigent parfois les problèmes en ajustant une vanne pour régler la pression. "Certains l'ajusteront trop haut, d'autres trop bas", a déclaré Boggs. « Le réglage manuel ouvre la porte à une grande variabilité. S'il est trop bas, vous n'installez pas correctement le matériel. Résultat : la fixation n'est pas sécurisée car elle ne s'adapte pas à la tôle comme elle le devrait. « Une pression trop élevée peut déformer la pièce ou la fixation elle-même. »

"Les machines plus anciennes n'étaient pas non plus équipées de compteurs", a ajouté van de Bor, "ce qui peut amener les opérateurs à manquer des fixations".

L'insertion manuelle du matériel semble simple, mais le processus peut être difficile à protéger contre les erreurs. Pire encore, l’opération matérielle intervient souvent tard dans la chaîne de valeur, après la découpe et le formage des ébauches. Les problèmes matériels peuvent faire des ravages dans le revêtement en poudre et l'assemblage, souvent parce qu'un opérateur, par ailleurs consciencieux et diligent, a commis quelques petites erreurs qui ont donné lieu à des maux de tête majeurs.

FIGURE 1. Un cobot présente une pièce à une presse d'insertion de matériel avec quatre bols et quatre plaques navettes séparées qui alimentent la presse en matériel. Images : Haeger