À la précision d’une montre suisse

Palettiser plus vite avec le robot delta EXPT

La réputation légendaire de ses montres a amené l’industrie horlogère suisse à les protéger par le label de qualité « Swiss Made ». En production, ce niveau de qualité ne peut s’obtenir qu’avec des équipements d’automatisation rapides et précis. Amax Automation AG a mis en place à cet effet un palettiseur multifonctionnel avec des systèmes de robotique et de manipulation tels que le robot Delta EXPT prêt-à-installer Festo.

Selon des sondages, des consommateurs exigeants du monde entier sont prêts à payer jusqu’à 50 % de plus pour une montre qui porte le label de qualité « Swiss Made ». Mais cela signifie également que selon la législation du parlement suisse, plus de 60 % des coûts de fabrication d’une telle montre haut de gamme doivent être générés en Suisse.
C’est l’une des raisons pour lesquelles l’industrie horlogère suisse exécute de plus en plus d’étapes de fabrication de montres et de pièces en Suisse. Les sous-traitants implantés dans des pays aux salaires bas sont en outre de moins en moins intéressants en raison des salaires croissants. À cela s'ajoute le fait que la répétabilité des pièces fabriquées manuellement est souvent impossible à assurer. Des pertes de qualité résultent également de la manipulation en vrac de fines pièces embouties. Ceci conduit à davantage de rebuts et de travail de nettoyage.

Sur son site de production local, l’industrie horlogère bénéficie d'itinéraires de transport plus courts et plus rapides, ainsi que d’une gestion de la production plus simple. Les palettiseurs fournis par le constructeur suisse de machines spéciales Amax garantissent un tri et un emboutissage précis des pièces pour des traitements ultérieurs tels que la galvanisation, la peinture, la tampographie et l'assemblage. Les pièces de haute précision sont différentes pour chaque type de montre et chaque marque et, avec une épaisseur de quelques dixièmes de millimètre, extrêmement minces.

Un maximum de précision

Le palettiseur multifonction est très flexible et très rapide. Avec une cadence de 120 pièces par minute, il dépose jusqu’à 11 petites pièces différentes dans 6 plateaux grillagés ou 2 plateaux Jedec. D’autres pièces peuvent aisément faire l’objet d’un apprentissage, ou « teaching », via le pupitre de commande et le logiciel. Les processus en aval exigent un maximum de précision pour la dépose des pièces dans les plateaux. Le bon côté des pièces doit toujours être dirigé vers le haut dans le plateau. Deux caméras intégrées et un système de retournement spécialement mis au point font en sorte que seules les pièces correctement orientées soient déposées.

À peine décelables sur le convoyeur

C’est ensuite qu’intervient la palettisation proprement dite. La caméra intelligente SBO..-Q détecte la position des pièces d’horlogerie sur le convoyeur et la transmet à deux robots delta EXPT. À l’aide d’une ventouse spécialement développée à cet effet, le robot delta saisit alors les pièces sur le convoyeur et, selon leur utilisation, les dépose dans les plateaux grillagés ou Jedec. Mais l’opération n’est pas aussi simple que ça : les petites pièces sont si légères qu’un simple courant d’air suffit à les faire changer de position sur le convoyeur. Elles sont par ailleurs si fines que la ventouse a du mal à faire la différence entre pièce et convoyeur. Une production sûre exige donc du système de manipulation une précision élevée et constante des mouvements, de manière à ne pas modifier la position des pièces sur le convoyeur, mais à pouvoir quand même les saisir en toute sécurité. « L’utilisation des bons robots relève donc également d’une importance capitale », explique Rolf Wirz, directeur général d’Amax.

Robot à cinématique delta

« Il était pour nous évident que la flexibilité et la vitesse nécessaires à la préhension des pièces dans l’espace de travail ne pouvaient s’obtenir qu’avec un robot à cinématique delta », poursuit M. Wirz. « Nous avions déjà depuis longtemps en vue le robot delta EXPT de Festo, mais n’avions pas jusque-là de projet adapté. Le rapport coût/utilité optimal ainsi que la collaboration positive de longue date que nous entretenons avec Festo Suisse l’ont finalement emporté », explique l’expert en automatisation M. Wirz.

« Grâce à son expérience en automatisation pneumatique, Festo était déjà rompu au développement du système de ventouse », ajoute M. Wirz. Ce dernier exige beaucoup d’expérience, car il n’est pas simple de créer le bon dosage de vide au bon moment pour les impulsions de saisie et d’éjection. « C’est une chance que Festo sache faire les deux, c'est-à-dire l'automatisation pneumatique et l'automatisation électrique, et que nous soyons en mesure, à partir du système de ventouse et du robot, de développer un ensemble cohérent. Ça a aussi conduit de notre côté à réduire les interfaces et les frais qui y sont liés », explique M. Wirz pour détailler les avantages de la coopération avec Festo.

La touche finale donnée au Festo Application Center

Mais avant que le tripode ne puisse être mis en service dans le palettiseur, de nombreux tests étaient encore nécessaires pour la validation. « C'est la raison pour laquelle nous avons demandé l'aide de nos collègues de l'Application Center du siège de l'entreprise, en Allemagne », explique Daniel Minger, ingénieur commercial pour la manipulation de petites pièces et l'électronique chez Festo Suisse. Il fallait effectivement deux robots delta pour atteindre les 120 cycles par minute : le premier tripode saisit autant de pièces que possible sur le tapis, le second prend le reste. Une caméra de visionnement Festo avec API intégré contrôle les deux tripodes. Voilà pour ce qui est de la théorie.

Mais dans la pratique, c’est différent : dans le cas de tâches complexes, les simulations à l’écran sont souvent insuffisantes. Des tests doivent alors être effectués à l’Application Center de Festo. Les temps de cycle et la répétabilité des systèmes de manipulation sont alors testés en conditions réelles avec des pièces du client, et les mouvements sont enregistrés par la caméra haute vitesse de Festo. Il est ainsi possible d’adapter avec précision le matériel et le logiciel.

Dans le cas du palettiseur Amax, c’est surtout la précision de dépose dans les plateaux qui est critique. Les conditions de laboratoire de l’Application Center étaient de ce fait idéales pour analyser la précision de dépose et les temps de repos des robots delta qui suivent, et ce afin de mettre au point les algorithmes correspondants du logiciel et d'optimiser les temps de cycle requis.

Le savoir-faire en ingénierie fait gagner beaucoup de temps

Festo a livré les deux robots delta EXPT sous forme de système complet prêt-à-installer, avec commande robotique CMXR et contrôleur de moteur CMMP-AS dans l’armoire associée. S’y ajoutait la caméra compacte intelligente SBOI…-Q, chargée de détecter visuellement les pièces sur le convoyeur et de transmettre les données de position à la commande robotique. D’autres manipulateurs prêts-à-installer se chargent du changement des plateaux. Des axes électriques du type ELGR poussent les plateaux vers l’avant, et des vérins pneumatiques les soulèvent et les serrent. L’axe électrique EGC-HD, connu pour sa rigidité et sa précision, déplace horizontalement une pince mécanique. La pince soulève plusieurs pièces à la fois, les fait pivoter de 90° et les dépose dans un plateau grillagé. Le mouvement vertical est assuré par l’axe électrique EGC.

Festo a livré la solution système complètement montée, contrôlée et dotée d’une garantie de fonctionnement au pied même de la machine. « Nous avons mis à profit le savoir-faire en ingénierie des spécialistes en automatisation de Festo et avons ainsi gagné beaucoup de temps dans toute l’opération, surtout au niveau du contrôle et de la mise en service », explique Rolf Wirz, soulignant l’étendue des services de Festo.

Une première pour la technologie delta

« Avec nos solutions d’automatisation sur mesure, nous atteignons souvent les confins des connaissances et des capacités techniques. Nous attendons de nos partenaires beaucoup d’inventivité et la disposition à relever avec nous des défis particuliers ou à conquérir de nouveaux domaines d’application. C’est un partenaire de cette trempe que nous avons trouvé en Festo », déclare M. Wirz. « Le robot delta EXPT n’est qu’un exemple parmi beaucoup d’autres montrant comment Festo parvient à nous fournir des produits innovants nous permettant de nous imposer sur le marché », ajoute le directeur général d’Amax.

Selon M. Wirz, le tripode Festo, grâce à son rapport coût/performance attractif, étend la technologie delta dans des domaines qui étaient auparavant réservés aux robots Scara. Il exploite au maximum sa faible masse mobile ainsi que sa meilleure accessibilité et sait en même temps convaincre par sa grande rigidité et la répétabilité qui y est liée.

Amax Automation AG

Kirchbergstrasse 211
3400 Burgdorf
Suisse

Domaine d'activité : automatisation de lignes d’assemblage et de fabrication, machines spéciales et manipulation de pots

Cet article a été publié dans le magazine clients Festo trends in automation 2.2014

  1. Images : Martin Jeker
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