Niveau supérieur : automatisation de machines-outils par des robots mobiles

Hausses de prix, pénurie de main-d’œuvre qualifiée : les entreprises industrielles sont de plus en plus sous pression. Dans le cadre d’un projet pilote, KUKA et HELLER, un producteur de machines-outils CNC, ont développé une application intelligente pour relever ces défis : Un robot mobile charge et décharge des machines avec des outils de façon automatisée et soulage les collaborateurs.

L’automatisation du chargement des machines n’en est qu’à ses débuts

Faible nombre de pièces, grande complexité - et tout cela, bien sûr, le plus rapidement possible. Les souhaits individuels des clients posent des défis aux entreprises industrielles, à cela s’ajoutent une pénurie de main-d’œuvre qualifiée et une hausse des prix des matières premières et des services. L’automatisation permet de résoudre ces problèmes. Par exemple, l’automatisation est déjà bien avancée pour les tâches de palettisation, de manipulation ou de montage, ainsi que pour l’usinage des pièces. Le chargement et le déchargement flexibles et automatisés des machines avec des outils n’en sont toutefois qu’à leurs débuts. En collaboration avec KUKA, le groupe d’entreprises HELLER, actif au niveau mondial, a lancé et mis en œuvre un projet pilote qui peut précisément combler cette lacune.

Un concentré de savoir-faire en robotique pour plus d’automatisation

« Il y a beaucoup de potentiel dans ce domaine. Il ne s’agit pas seulement d’automatiser devant la machine, mais aussi derrière », explique Robert Eber, responsable de l’automatisation des palettes et des robots chez HELLER. Sur cinq sites de production dans le monde, le groupe d’entreprises fabrique des machines-outils CNC et des systèmes de fabrication ultramodernes pour l’usinage par enlèvement de copeaux. De nombreuses entreprises du secteur de la construction mécanique générale, de la technique énergétique, de la technique des fluides, de l’industrie aérospatiale, de l’industrie automobile et de leurs sous-traitants ainsi que de nombreux autres secteurs comptent parmi les clients de l’entreprise fondée en 1894 à Nürtingen. HELLER a déjà utilisé des solutions robotisées de KUKA pour des tâches antérieures. Cependant, pour le projet pilote de chargement de machines par des robots, les deux entreprises ont travaillé pour la première fois en partenariat afin de développer une application commercialisable.

HELLER mise sur une solution spécifique au client et, en conséquence, sur la technique d’automatisation.

Extrêmement flexible : chargement des machines par des robots mobiles

La collaboration a débuté dans le but de déterminer quelles opérations manuelles pouvaient être automatisées et quelles en étaient les limites. « Nous avons contacté la société HELLER et leur avons demandé s’ils détectaient un besoin dans la robotique mobile et ils nous ont répondu directement par l’affirmative. C’est de là que sont nés les premières idées, les premiers concepts et, finalement, notre projet pilote », raconte Steffen Günther, Global Business Development Manager chez KUKA. Au printemps 2021, les deux entreprises ont lancé le projet. Un peu plus d’un an et quelques défis plus tard, les processus adéquats étaient finalement trouvés.

Un robot mobile pour une meilleure productivité

Et voilà comment cela se présente : grâce aux informations de l’ordre de production fournies par les collaborateurs, un ordinateur pilote de la société CERTA détermine les outils dont la machine a besoin. Il charge le KMR CYBERTECH d’aller chercher les outils correspondants dans l’entrepôt. La plate-forme mobile, propulsée par une technologie omnidirectionnelle, avec un KR CYBERTECH installé sur elle, se met en route et s’occupe de l’alimentation des machines. « Le KMR CYBERTECH était le produit optimal pour cela, car nous avons un poids maximal de jusqu’à 20 kilogrammes pour le prélèvement de l’outil », remarque Steffen Günther. Le bras du robot saisit les outils correspondants et les place sur les dispositifs appropriés de la plate-forme. Ensuite, le parcours continue.

Grâce à cette solution automatisée, l’employé n’a plus besoin de se rendre à la machine et de mettre les outils en place. Cela nous permet de changer la priorité du travail manuel.

Robert Eber, chef de groupe de l’automatisation des palettes et des robots industriels chez HELLER

Les avantages des robots mobiles

Le KMR CYBERTECH apporte les pièces à la machine correspondante et les place là où elles sont nécessaires. « Grâce à la solution automatisée pour le chargement automatique des machines, l’employé n’a plus besoin de se rendre à la machine et de mettre les outils en place. Cela nous permet de changer la priorité du travail manuel », explique Robert Eber. Dans cette solution, le KMR CYBERTECH ne se charge pas seulement du chargement et du déchargement, mais aussi du remplacement. Par exemple, lorsque l’ordinateur pilote reçoit l’information concernant un outil usé, la plate-forme se met en route vers la machine concernée. Décharger, transporter, aller chercher un nouvel outil, l’insérer dans la machine - et voilà.

Le robot peut apprendre à utiliser la machine-outil.

Robot mobile autonome sur l’installation

La communication entre tous les systèmes impliqués a constitué un défi particulier lors du développement de cette solution de chargement automatique des machines. « Quelles sont les données disponibles, où et quand ? Le plus grand défi pour nous a été les interfaces pour l’échange de données », explique Robert Eber. Grâce aux compétences cumulées de KUKA et de HELLER en matière d’automatisation, il a été possible, après quelques tests, de trouver un moyen adapté pour que la plate-forme mobile ne se contente pas de se déplacer d’un point A à un point B. Elle reçoit désormais des informations ad hoc qui lui permettent de savoir exactement ce qu’il faut faire à tout moment.

La robotique mobile peut effectuer ces tâches 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et les ouvriers spécialisés peuvent se concentrer sur leurs compétences et sur des activités à plus forte valeur ajoutée.

Steffen Günther, Global Business Development Manager chez KUKA

Flexibilité pour l’utilisateur

Une deuxième exigence devait également être réalisée dans le cadre du projet pilote. « Nous voulions changer le moins possible le fonctionnement manuel », concrétise Eber. « Cela signifie : le collaborateur doit également pouvoir continuer à insérer des outils et à gérer des données si cela s’avère nécessaire. »

Flexibles et automatisés : les robots mobiles ne se contentent pas de transporter une pièce, ils peuvent également se charger de l’alimentation des machines avec des outils.

Demandes des clients concernant des robots sur des machines-outils

Le projet est terminé, la faisabilité a été constatée : La communication fonctionne et les machines peuvent désormais être chargées d’outils aussi bien par des humains que par des robots. « Nous allons maintenant observer le marché et sommes prêts à passer à l’étape suivante et à répondre aux demandes des clients », souligne M. Eber. Pour KUKA également, il s’agissait du premier grand projet de robotique mobile dans le domaine de l’automatisation d’une machine-outil. Steffen Günther est convaincu que cela permettra de lutter contre la pénurie de main-d’œuvre qualifiée et de renforcer les entreprises industrielles. « La robotique mobile peut effectuer ces tâches 24h/24 et 7j/7 et les ouvriers spécialisés peuvent se concentrer sur leurs compétences et sur des activités à plus forte valeur ajoutée. » Les pierres fondatrices sont posées, les premiers projets clients et offres ont déjà pu être générés par la collaboration avec HELLER. Il s’agit maintenant d’intégrer ce projet d’avenir dans les halls de production d’autres fabricants d’outils.