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En quoi consiste la supervision des machines?

La supervision des machines est l’application robotisée collaborative la plus populaire. Avant d’entrer dans les détails, commençons par des définitions simples.

La définition de base de la supervision consiste à vérifier le bon fonctionnement des tâches. Dans notre cas, superviser une machine signifie charger et/ou décharger une machine donnée avec des pièces ou des matériaux. À l’heure actuelle, la plupart des applications d’opération des tâches sont effectuées par des humains. Les ateliers d’usinage modernes utilisent souvent des machines à commande numérique par ordinateur (comme les tours et les fraiseuses). Ces machines doivent être supervisées par des travailleurs qui placent la matière première (habituellement appelée pièce brute ou flan vierge) dans la machine et la retirent une fois que la machine a fait son travail. Toutefois, comme il est de plus en plus difficile de trouver des travailleurs qualifiés, les entreprises introduisent des robots dans leurs ateliers pour pallier le manque de personnel.

Un processus d’opérations de tâches robotisé peut être répété sans cesse, en supposant que le robot reçoit continuellement des pièces brutes et que la machine produit des pièces de qualité. Certaines industries utilisent des robots pour une seule étape de la production, comme vider les machines de moulage par injection ou les machines à commande numérique par ordinateur. Lorsque la production fonctionne 24 heures sur 24, les robots vous permettent de réduire le temps de cycle et d’exécuter le processus en continu en retirant les pièces de la zone de travail de la machine.

Supervision des machines à l’aide d’un cobot

Les robots collaboratifs, ou cobots pour faire court, sont des robots à puissance et à force limitées. Il s’agit de robots qui peuvent être utilisés sans protection mécanique ou qui comprennent d’autres dispositifs de sécurité. Les cobots peuvent être placés à côté d’une machine ou d’une personne et peuvent être utilisés pour effectuer une certaine tâche sans qu’il soit nécessaire de les isoler du milieu environnant.

Ce n’est toutefois pas une mince affaire que d’intégrer un cobot dans l’exécution des tâches effectuées par une machine à commande numérique et de le programmer pour charger et décharger des pièces. Il faut choisir un robot qui peut accomplir le travail et atteindre un niveau de rendement comparable à celui d’un travailleur humain.

Anatomie d’une cellule chargée de l’opération des tâches

Le fonctionnement d’une cellule CNC est assez complexe. Cependant, il existe des éléments récurrents qui représentent le cœur d’une cellule chargée de la supervision de machines robotisées. L’anatomie interne en est structurée d’après la terminologie suivante.

  1. La machine CNC : Pièces de machines autonomes (CNC signifie commande numérique par ordinateur).
  2. Le serrage : Tient les pièces pendant qu’elles sont usinées.
  3. Le contrôleur machine : Coordonne les mouvements de la machine.
  4. L’opérateur : Fait fonctionner la machine (dans une cellule gérée par les humains); fait fonctionner le robot (dans une cellule robotisée).
  5. Le boîtier de commande : Dispositif portatif utilisé pour programmer le robot.
  6. Les pièces : Les matières qui entrent dans la machine en tant que pièces brutes – généralement une à la fois – et qui en ressortent en tant que pièces usinées.
  7. Le préhenseur : Saisit la matière première, la place dans la machine et recueille la pièce usinée après le processus de transformation.
  8. Le robot : Effectue les tâches fastidieuses de chargement et de déchargement des pièces pour l’opérateur, y compris ouvrir et fermer la porte à commande numérique.
  9. La porte-outil CNC : Garde les débris métalliques enfermés dans la machine à commande numérique par ordinateur et empêche la projection des pièces pendant le fonctionnement de la machine.

Vous voudrez peut-être regarder la vidéo suivante pour avoir une meilleure idée des différentes étapes nécessaires dans la supervision de machines à l’aide d’un cobot Universal Robot et d’un préhenseur Robotiq 2F-85.

Sécurité

L’une des raisons pour lesquelles il est facile d’utiliser des robots collaboratifs en matière de supervision de machines est leur système de sécurité intégré. Non seulement le robot s’arrête automatiquement lorsqu’il entre en contact avec quelque chose (ou quelqu’un d’autre), mais il peut aussi être limité à se déplacer dans un certain espace. Il suffit de quelques minutes pour configurer un plan de sécurité qui limitera les mouvements des bras du robot à un espace de travail défini. Cela réduit le danger d’utiliser un robot et aussi la nécessité d’acheter des enceintes de sécurité ou d’autres dispositifs de sécurité pour prévenir les collisions avec les travailleurs.

Les employés qui n’ont jamais vu de robot collaboratif au travail risquent d’être nerveux à l’idée d’en être si proches. L’établissement des mesures de sécurité dans l’exécution des tâches est un excellent moyen de soulager l’anxiété. Utilisez votre premier projet pour mettre en place les dispositifs de sécurité lors de l’utilisation des cobots. La nouvelle se répandra sur la fluidité des mouvements du robot et la facilité avec laquelle il s’arrête, et les employés se sentiront rassurés.

Qui élabore les directives en matière de sécurité lors de l’utilisation des cobots?

L’organisme de régularisation des conditions de sécurité le plus reconnu en matière d’utilisation des cobots est la norme ISO/TS 15066. Présentation d’un rapport technique produit par l’Organisation internationale de normalisation (ISO). ISO/TS 15066 (qui réglemente l’utilisation des Robots et des dispositifs robotiques — Robots collaboratifs) ne constitue pas encore une norme. Il s’agit d’une spécification technique (TS) parce qu’elle nécessite davantage de développement technique avant de pouvoir être appliquée comme norme complète.

Pour nous, cela signifie que les limites de sécurité qu’elle prescrit sont susceptibles de changer. À mesure que nous comprendrons mieux les aspects pratiques du travail aux côtés de robots collaboratifs, les limites seront mises à jour. Cependant, même s’il ne s’agit pas encore d’une norme complète, nous parlerons quand même de ce rapport comme d’une « norme », parce que c’est ce qui se rapproche le plus d’une norme de sécurité en matière d’utilisation des cobots. Vous trouverez tous les détails sur la norme dans notre livre électronique, ISO/TS 15066 Explained.

Exemples d’entreprises

Les entreprises utilisent des cobots (robots collaboratifs) pour accomplir trois choses : la hausse de la productivité, la réorientation des travailleurs humains vers des tâches plus importantes, et la garantie de la sécurité de tous. Dans cette section, nous allons examiner plusieurs exemples d’entreprises qui réussissent à y parvenir.

Trelleborg : Hausse de la productivité

Chez Trelleborg Sealing Solutions, une entreprise de fabrication danoise, les robots collaboratifs sont utilisés comme solutions de remplacement plus économiques et plus sécuritaires des robots industriels conventionnels. Chaque cobot est effectivement devenu un accessoire de chaque machine à commande numérique par ordinateur. Comme le dit Jasper Riis, directeur de la production de l’entreprise : « Chaque fois que nous achetons une nouvelle machine, nous commandons aussi un robot. » C’est une approche très judicieuse, et elle est manifestement très efficace pour l’atteinte les objectifs de Trelleborg.

Les opérateurs de machines de l’entreprise sont capables de programmer les robots à un niveau de base, mais il semble que ce soit toute la formation en robotique dont ils ont besoin à ce stade. Les emplois des opérateurs sont demeurés assez semblables à ceux qu’ils occupaient auparavant. La principale différence concerne l’échelle. Auparavant, chaque travailleur surveillait trois machines en même temps; maintenant, chacun en surveille huit.

Le projet d’intégration de cinq jours

Pour produire ses articles de lunetterie chic, Lowercase NYC importe des matières premières en feuilles. Les feuilles sont découpées en petites tablettes, puis transformées en cadres de lunettes dans une machine à commande numérique. La machine est surveillée par un cobot UR5 de Universal Robots et un préhenseur Robotiq. Le robot ramasse la matière première, la charge dans un premier temps, ferme la porte, appuie sur le bouton de démarrage, puis recommence le processus une deuxième fois. Après l’usinage, le robot enlève le produit fini (la paire de lunettes) et le place dans un seau. Les lunettes passent ensuite par de nombreuses étapes de mise au point avant d’être prêtes à l’expédition.

Chaque lot de production de la machine à commande numérique par ordinateur compte en moyenne 500 unités, avec environ 30 à 40 unités de chaque style. Mais même avec un si petit volume, le cofondateur de Lowercase NYC, Brian Vallario, affirme que le processus automatisé est de loin la meilleure solution. « Je n’ai que quelques ajustements manuels à faire sur les irrégularités à chaque fois. Le reste est entièrement automatisé », explique-t-il. « Cette automatisation est importante pour nous. La production de lunettes est un processus très exigeant en main-d’œuvre, et nous sommes une si petite équipe que toute amélioration que nous pouvons apporter à notre efficacité est énorme. Avoir un produit qui me permet de m’asseoir à l’ordinateur et de travailler à la conception ou d’aller travailler sur des choses plus exigeantes en main-d’œuvre qui ne peuvent pas être faites par des machines est un gros avantage pour nous.

Tegra Medical : Réorientation des travailleurs humains

Certaines personnes pourraient lire les histoires ci-dessus et penser : « On dirait que le robot a pris la place de ce machiniste et que ce gars-là a perdu son emploi! » Mais ce n’est pas vrai. Le but des robots collaboratifs est de faire plus de tâches manuelles et de libérer les travailleurs humains pour des tâches plus importantes.

Au lieu de fournir un effort physique, les travailleurs peuvent consacrer plus de temps au contrôle de la qualité, à la vérification des pièces, à l’optimisation des processus et peuvent s’assurer que la production fonctionne sans problème. Des tâches comme l’entretien de l’équipement peuvent être effectuées plus souvent, et tout cela sans avoir à s’inquiéter de savoir si la machine est alimentée ou pas Les cobots permettent aux employés de :

  • Se concentrer sur l’optimisation des processus.
  • Se concentrer sur la qualité et la vérification des produits.
  • Être réorienté vers des tâches plus importantes ou urgentes.
  • Travailler dans un environnement plus stimulant.

Au lieu de se tenir devant la machine en attendant la prochaine pièce, les travailleurs peuvent continuer d’apprendre de nouvelles choses. Au bout du compte, les employés obtiennent des emplois plus stimulants et les gestionnaires obtiennent une meilleure production. Tout le monde y gagne.

Tegra Medical a démarré comme une petite entreprise lorsqu’elle a intégré des robots collaboratifs, en commençant par un seul robot UR5 avant de passer à trois UR5 pour différentes machines. La culture de la formation et de l’innovation est un élément clé de l’approche de Tegra. Comme le dit Hal Blenkhorn, directeur de la fabrication : « Personne ne va perdre son emploi au détriment d’un robot. Nous essayons d’apporter une valeur ajoutée aux employés, de les former à de nouvelles compétences, qu’il s’agisse d’une opération différente ou de faire d’eux les responsables des robots dans ce domaine. »

La culture de l’expertise interne a permis à Tegra de faire preuve de créativité en utilisant des robots. En prenant ce qu’ils ont appris de leurs trois premières intégrations, les membres de l’équipe ont lancé une application ambitieuse pour leur prochain robot, un UR10. Comme Blenkhorn l’explique : « Les défis de cette dernière cellule étaient d’exécuter trois produits différents sur trois opérations différentes. Il est inhabituel pour nous – et c’est inhabituel dans l’industrie – d’avoir une cellule mixte comme celle-là qui alimente trois produits différents simultanément. »

En prenant en charge les fonctions de programmation de base, l’équipe de fabrication a donné à Blenkhorn plus de temps pour développer de nouvelles applications. Les opérateurs sont même capables de s’impliquer dans le développement de ces nouvelles applications

C’est ce qui ressort clairement lorsque l’ingénieur en fabrication Paul Quitzau parle de la prochaine demande de Tegra : « Nous sommes très enthousiastes. Nous avons acheté notre quatrième robot, qui sera affecté dans un autre secteur de notre entreprise où nous effectuons le marquage laser. » Quant à la facilité d’installation, Quitzau déclare : « J’ai pu assembler toute l’application sans trop de problème, et je ne suis pas programmeur, je suis un mécanicien. »

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