La simplicité triomphe de la complexité dans les cellules de moulage automobile

Deux cellules de moulage par injection verticales identiques et très compactes font partie des ajouts les plus récents à l'usine de KHG Plastics GmbH à Velberg, en Allemagne. Les nouvelles cellules, qui peuvent produire ensemble quelque 40 000 contacts électriques surmoulés par semaine pour les systèmes d'éclairage automobile, combinent une séquence de fabrication de métal, de surmoulage, de test et d'emballage dans une production entièrement automatisée. Et ils le font avec élégance et simplicité.

À l'origine, l'entreprise envisageait de déplacer des pièces à travers ces diverses fonctions à l'aide de deux robots à six axes, d'un opérateur humain et d'une automatisation supplémentaire. Mais une proposition beaucoup plus simple, élaborée par le fabricant de robots Sepro et Kiki, un intégrateur de systèmes local, a convaincu KHG Plastics que les cellules seraient plus compactes et productives en utilisant trois robots linéaires à trois axes, tous intégrés via un seul système de contrôle. Cette solution offre un conseil aux autres mouleurs sur la façon dont des approches non conventionnelles peuvent mener au succès.

AUTOMATISATION DE PLUSIEURS FONCTIONS

Après avoir remporté la chance de produire un nouveau contact métallique surmoulé pour les systèmes d'éclairage de véhicules d'un constructeur automobile, KHG s'est mis au travail pour concevoir le système de production de cette pièce. L'entreprise recherchait un processus entièrement automatisé qui intégrerait une variété d'équipements de production :

• Une machine à poinçonner et à cintrer les métaux pour recevoir des flans métalliques et produire des contacts métalliques orientés à gauche et à droite ;

• Une presse à injecter verticale pour recevoir et surmouler les emboutis métalliques ;

• Une station de test pour tester en court-circuit les contacts surmoulés ;

• Une station d'emballage où les « bonnes » pièces droites et gauches sont transférées dans des plateaux empilables qui peuvent être déplacés vers une automatisation plus poussée en interne ou palettisés et expédiés au client.

Étant donné que l'application impliquait le déplacement de pièces à travers une série d'opérations pré- et post-moulage, la société a envisagé une proposition initiale qui envisageait l'utilisation de deux robots à six axes, qui offriraient une portée opérationnelle à 360 ° ainsi que la capacité de gérer même les manipulations de pièces les plus complexes. Cette approche suggérait qu'un grand robot à six axes, situé au centre, pourrait effectuer la majeure partie du travail, en manipulant les pièces de la machine d'estampage en passant par le surmoulage jusqu'à l'appareil de test. À partir de là, un robot plus petit à six axes retirerait les pièces et les chargerait dans des plateaux, qui procéderaient à un empileur automatique de plateaux et sur des chariots pour le retrait.

Bien que la logique de la proposition soit claire, les responsables de l'entreprise ont posé des questions et ont demandé l'avis d'autres partenaires commerciaux de confiance. Sur la base de l'expérience passée, ils ont demandé à Sepro si le plus gros robot à six axes pouvait être remplacé par un robot linéaire.

Après avoir examiné les besoins de l'entreprise et comparé les alternatives, Marius Svagnea, responsable commercial régional de Sepro, a répondu « Oui ». Son analyse a révélé qu'un robot linéaire Sepro, un modèle à trois axes S5-35, pourrait remplacer le grand robot à six axes au centre de la cellule, réduisant ainsi l'encombrement et permettant un accès plus facile pour les changements de moule, la maintenance et l'entretien du pliage. , des équipements de moulage et de test dans la cellule.

Au fur et à mesure des discussions, Svagnea a proposé d'utiliser un deuxième robot linéaire - un Success 7 plus petit - pour gérer les pièces testées au lieu du plus petit robot à six axes. Enfin, un Success 11 a été ajouté pour automatiser de manière flexible la gestion des plateaux de pièces. Étant donné que les robots linéaires pourraient être placés au-dessus des machines de moulage, ils simplifieraient le placement des machines, réduiraient l'encombrement au sol et amélioreraient l'accès. La portée ne poserait aucun problème, car leurs poutres horizontales pourraient être de n'importe quelle longueur requise.

KHG a été impressionné par la logique :« Nous avons vu qu'un robot à six axes aurait pris trop de place et aurait eu une portée trop limitée, a déclaré le PDG Lutz Karrenberg. « La solution Sepro/Kiki combinait plusieurs robots standards dans un espace très réduit. C'était la principale raison de notre décision. »

Karrenberg ajoute :« Au départ, nous n'avions pas forcément pensé à une solution avec un chariot à plateaux qui inclurait le chargement via un troisième système de robot. Cette idée est venue entièrement de Sepro, qui avait déjà mis en place quelque chose de similaire. Cette solution n'a pas seulement sauvé nous a donné beaucoup d'espace, mais a également optimisé notre flux de travail et apporté une grande flexibilité au système pour les futures tâches de production."

CELLULES EN FONCTIONNEMENT

Chaque robot possède son propre contrôle Sepro Visual et chacun est programmé individuellement pour exécuter ses propres fonctions au sein de la cellule. Cependant, la commande Visual 3 sur le premier et le plus grand robot, le Sepro S5-35, fait également office de commande de robot « maître », coordonnant la sécurité des cellules et les opérations du robot.

Le grand robot Sepro S5-35 a une course horizontale de 4000 mm. Dans les cellules KHG, ce robot commence le processus de production en prenant quatre contacts métalliques emboutis et pliés (deux à droite et deux à gauche) de la table navette de l'unité de poinçonnage et de pliage. Le robot se déplace ensuite vers la machine de moulage par injection verticale. Après avoir retiré les quatre contacts surmoulés du cycle précédent, il place chacun des quatre contacts métalliques dans la moitié inférieure du moule qui repose sur le plateau tournant ouvert de la machine. L'outillage en bout de bras du robot maintient ces contacts juste assez longtemps pour les verrouiller solidement en position avant que le moule ne tourne dans la machine pour le surmoulage. Pendant ce temps, le même robot place les quatre pièces finies sur une station de test, où elles sont vérifiées à l'aide d'un test de court-circuit de 500 V. Ensuite, le robot « maître » S5-35 récupère les pièces testées, déplace les pièces acceptables vers une station de transfert et retire les pièces défectueuses du processus.

Ensuite, le Sepro Success 7 prend les pièces testées de la station de transfert, les identifie comme pièces de gauche ou de droite et les place dans le bac de pièces approprié. Ce robot a une course horizontale de 1500 mm.

Enfin, le robot Success 11, prend le relais. Il est chargé de déplacer les plateaux remplis de pièces de gauche et de droite vers les stations de déchargement, où il empile les plateaux de pièces pleins sur des chariots mobiles. Ensuite, il récupère un autre plateau de pièces (gauche ou droite, selon le plateau plein qu'il a déposé) des stations contenant des plateaux vides et le place en position sur la table coulissante pour le remplissage.

La seule implication humaine dans les opérations de la cellule est le retrait des plateaux de pièces pleins, environ toutes les 6 heures.

INTÉGRATION MULTI-MACHINE SIMPLIFIÉE

Normalement, l'intégration et le contrôle du fonctionnement de trois robots et de divers équipements pour le travail des métaux, le moulage par injection, les tests électriques et le chargement/empilage de plateaux nécessiteraient un API séparé et une programmation personnalisée étendue. Cependant, les concepteurs de cellules ont pu coordonner et intégrer tous les équipements clés de la cellule en tirant parti des capacités du contrôle Visual 3 de Sepro.

La dernière amélioration de Sepro en matière d'intégration, un ensemble de fonctionnalités appelé Easy Package, englobe non seulement les fonctions d'interopérabilité presse à injection/robot dans Euromap 67, mais ajoute une gamme de capacités supplémentaires de synchronisation, de contrôle, de surveillance et d'échange de données. En augmentant considérablement les fonctionnalités de E67 et en évoluant les protocoles Euromap (E79, E81), Easy Package de Sepro permet non seulement et simplifie l'intégration et le contrôle des machines d'injection et des robots, mais également des systèmes de production complets, comme les cellules de production jumelles de KHG.

« À notre avis, la facilité d'intégration est le gros avantage du portefeuille de Sepro », a déclaré Karrenberg de KHG. En tirant parti des capacités d'intégration de Sepro via des fournisseurs de confiance, KHG a obtenu deux cellules de production qui offrent des résultats plus élégants, puissants et économiques, avec moins d'efforts de programmation et d'intégration, que les systèmes plus sophistiqués qu'ils ont d'abord envisagés. Étant donné que les robots Sepro et le contrôle visuel sont conçus en fonction des besoins des mouleurs par injection, la programmation initiale, le fonctionnement et l'intégration de plusieurs éléments seraient beaucoup plus faciles, tout comme le redéploiement des actifs lorsque les besoins futurs exigent des changements de production.