Automatiser le chargement des machines CNC avec des cobots : gagner en efficacité et en précision

Découvrez comment les tâches de chargement/déchargement de pièces et de pilotage de machines CNC peuvent devenir le quotidien d'un cobot dans votre atelier.

L'automatisation est un mot à la mode dans l'industrie manufacturière, et pour de bonnes raisons. L'intégration de robots, de cobots (robots collaboratifs) et d'autres équipements automatisés change la donne. Ils font gagner du temps, augmentent la production et peuvent même améliorer la qualité des pièces et des assemblages grâce à leur répétabilité et leur précision.

Si vous avez déjà vu des rangées de robots travailler sur une chaîne de production, l'idée d'introduire l'automatisation dans votre atelier d'usinage peut sembler plus complexe que ne le permettent vos ressources.

Pourtant, ce n'est pas une fatalité. La meilleure approche pour se lancer dans l'automatisation consiste souvent à cueillir les « fruits à portée de main » : identifier les tâches les plus faciles à automatiser en premier. Selon notre expérience, les tâches très répétitives, peu complexes ou qui créent des goulots d'étranglement dans la production constituent d'excellents points de départ.

Le chargement de machines CNC est un exemple parfait. En utilisant un cobot, vous pouvez automatiser rapidement et facilement le chargement, le pilotage et le déchargement des machines CNC. Cela réduit les erreurs de chargement, accélère la production et peut même combler les manques de main-d'œuvre, entre autres avantages. Poursuivez votre lecture pour savoir comment démarrer.

Le chargement de machines CNC en action

La plupart des opérations d'usinage CNC sont des procédés soustractifs où la matière est retirée d'un brut ou d'une pièce. Dans un processus manuel traditionnel, un opérateur charge une pièce dans la machine et la fixe dans un dispositif de serrage. Ce dispositif maintient la pièce immobile ou la fait pivoter, tandis que les outils de coupe enlèvent de la matière. Tous les mouvements de la machine CNC sont guidés par un programme informatique pour des résultats extrêmement précis et reproductibles à chaque cycle. L'opérateur retire ensuite la pièce finie et recharge un nouveau brut.

Ce travail est connu sous le nom de « chargement de machine » (machine tending), et il peut également être réalisé par un cobot, comme le OB7 de Productive Robotics. Voici quelques exemples couramment automatisés :

Fraisesuses CNC

Dans une fraiseuse CNC, la pièce fixe est maintenue en place par des dispositifs de serrage et des outils de coupe multipoints rotatifs façonnent la pièce.

Tours / Machines de tournage

Un tour possède un ou deux dispositifs qui maintiennent les deux extrémités de la pièce et la font pivoter. L'outil de coupe reste fixe pendant qu'il coupe. Lorsque deux dispositifs sont utilisés, ils peuvent généralement être ajustés à la bonne longueur pour maintenir les pièces en toute sécurité.

Machines à électroérosion (EDM)

Cette machine effectue des coupes par érosion par étincelles électriques, où des étincelles sont créées entre la pièce conductrice et une électrode. La pièce est placée dans un bain d'eau déionisée pendant la coupe. Cette méthode de coupe sans contact est utilisée pour les pièces complexes ou celles qui sont très difficiles à usiner avec des machines CNC de fraisage ou de tournage traditionnelles.

Découpeuses laser CNC

Dans ce processus, un laser à haute température fond et coupe le matériau. La chaleur reste confinée dans une zone extrêmement localisée, ce qui minimise la distorsion thermique de la pièce. Cela laisse également des bords lisses et nécessite peu ou pas de finition supplémentaire.

Comment démarrer l'automatisation du chargement de machines CNC

Comme les mouvements pour le chargement de machines CNC sont simples (par exemple : saisir et charger le brut, fermer la porte de la machine CNC, lancer la machine, décharger la pièce, etc.), l'assemblage et la configuration du cobot sont généralement simples. Cependant, certains points importants doivent être pris en compte :

Créer un espace de travail hautement structuré, prévisible et fixe

Cela signifie que les bruts doivent se trouver au même endroit pour que le cobot puisse les saisir à chaque fois. Vous pouvez souhaiter utiliser des positionneurs comme un plateau ou un distributeur pour les maintenir alignés. Il est également important que les tables de travail ou les établis restent à une distance constante de la machine CNC pour s'adapter à la portée du cobot. Assurez-vous que la zone de travail ne comporte pas d'obstacles ou de changements imprévus, comme quelqu'un posant une tasse de café sur le trajet du bras ou déplaçant la pile de bruts de son emplacement habituel.

Notez qu'un poste de travail structuré peut être réorganisé si nécessaire ; cependant, le cobot devra alors voir ses instructions de travail et ses mouvements ajustés.

Sélectionner le bon préhenseur

Bien qu'il soit possible d'utiliser plusieurs préhenseurs, leur changement peut ajouter du temps aux processus de fabrication. De nombreux préhenseurs peuvent s'adapter pour saisir différentes tailles, formes et types de matériaux. En général, les pièces à deux faces parallèles (par exemple, prismes rectangulaires ou cylindriques) sont les plus faciles à saisir avec un préhenseur de type pince. Les ventouses à aspiration sont une autre option, particulièrement adaptées aux articles fins, délicats ou plats.

Calculer la charge utile

Il s'agit du poids que le bras peut soulever, incluant le poids du préhenseur ainsi que celui de la pièce avant usinage. Gardez à l'esprit que selon l'application spécifique, le poids peut affecter la vitesse de déplacement du bras et le temps nécessaire pour s'arrêter complètement.

Planifier la portée et les axes de mouvement

La portée correspond à la distance maximale d'extension du bras. Elle dicte à quelle distance le cobot peut être placé de la machine CNC. Les axes de mouvement sont comme les articulations d'un bras humain et permettent au cobot d'atteindre par-dessus, par-dessous, à travers, entre ou autour des obstacles. Si six axes de mouvement sont courants, le cobot OB7 en possède sept. Cela lui confère une dextérité accrue pour le chargement, le déchargement et la manipulation des trappes de machine dans une variété de configurations et de tailles de postes de travail.

Former les opérateurs pour une flexibilité de production

Compacts et rapides à configurer, les cobots peuvent être déplacés entre plusieurs postes de travail. Cela rend votre planning de production plus efficace et permet des ajustements à la volée, par exemple :

• Augmenter la production en volume selon les besoins pour rattraper ou prendre de l'avance
• Accepter de nouvelles commandes plus importantes
• Remplacer des opérateurs absents pour maladie ou congés sans détourner d'autres travailleurs
• Pourvoir des postes restés vacants en raison de pénuries de main-d'œuvre

Travailler « lights-out » (sans supervision) ?

L'ajout d'un cobot à une ou plusieurs machines CNC permet de faire fonctionner ces opérations sans opérateur présent, même après les heures de travail ou la nuit. Certains ateliers profitent de cette capacité pour prendre de l'avance en constituant des stocks, accepter des commandes plus importantes ou ajouter de nouvelles pièces et familles de pièces à leur offre.

L'automatisation « Do It Yourself » avec Productive Robotics

Surtout, l'OB7 est facile à configurer et à installer dans vos postes de travail. Il est livré avec une interface utilisateur conviviale de type glisser-déposer qui permet aux opérateurs d'« enseigner » au bras et au préhenseur leurs mouvements en les guidant physiquement à travers chaque étape. Il est tout aussi facile de mettre à jour ou d'ajouter de nouvelles instructions de travail, ce qui permet de déplacer le cobot entre les machines CNC selon les besoins en seulement quelques heures.

Au lieu de faire un investissement majeur dans un intégrateur et des équipements sur mesure, vous pouvez avoir la puissance de la robotique entre vos mains avec l'OB7. Et avec les experts de Productive Robotics disponibles pour vous aider à démarrer, vous serez opérationnel en un rien de temps. Contactez-nous !