Automatiser les machines CNC : stratégies éprouvées pour augmenter le débit et l'efficacité

L'automatisation du processus d'usinage CNC est un excellent moyen de maintenir la broche en rotation et d'augmenter le débit. Ces conseils vous aideront à réussir dans votre atelier.

Dans nos précédents articles, nous avons expliqué comment les robots collaboratifs (cobots) et l'automatisation flexible bénéficient aux ateliers d'usinage CNC. Vous avez peut-être aussi vu des exemples de cobots au travail avec des machines CNC, comme celui présenté ci-dessus.

Si vous envisagez d'automatiser vos processus d'usinage CNC avec un cobot, vous vous demandez peut-être exactement comment procéder. Nous allons explorer ici les détails que vous devez connaître.

Décomposer le processus CNC en étapes

Pour que votre cobot travaille en tandem avec la machine CNC, vous devrez lui donner des instructions détaillées pour toutes les étapes et tous les mouvements associés du processus. Chaque étape sera stockée dans la mémoire du cobot. Mais d'abord, vous devez dresser la liste de toutes les actions du processus manuel actuel, c'est-à-dire toutes les étapes qu'un opérateur effectue lors du chargement de la machine, dans le bon ordre.

Dans un exemple typique, les étapes peuvent inclure :

• Saisir un brut ou un composant depuis un plateau ou un convoyeur
• Charger et fixer le brut dans un étau ou un autre dispositif de serrage
• Fermer la porte de la machine
• Appuyer sur le bouton de démarrage
• Attendre la fin du cycle
• Ouvrir la porte de la machine
• Libérer et retirer la pièce finie
• Placer la pièce finie sur un plateau ou un convoyeur

Selon le processus ou le type de machine CNC, des étapes supplémentaires peuvent être impliquées, comme l'inspection d'une pièce terminée, le nettoyage d'une pièce ou l'évacuation des copeaux à l'intérieur de la machine. Assurez-vous de prendre en compte toutes ces étapes et de déterminer si le cobot ou un opérateur les effectuera.

Connecter le cobot à la machine CNC

Le cobot et la machine CNC doivent pouvoir s'envoyer et se recevoir des signaux. Dans la configuration la plus simple, si votre machine CNC dispose d'une seule sortie, vous pouvez utiliser un M-code pour signaler au cobot la fin du cycle d'usinage. Cela indique au cobot qu'il est temps d'ouvrir la porte, de retirer la pièce et de poursuivre le reste de ses instructions stockées pour démarrer le cycle suivant. Dans cet exemple, le bras du cobot ouvre et ferme la porte de la machine et appuie sur le bouton de démarrage.

Si votre machine CNC dispose de plusieurs sorties et/ou d'une fonction de porte automatique, il est possible pour le cobot et la machine d'échanger des signaux à chaque étape terminée, intégrant ainsi leurs actions de manière bidirectionnelle. Par exemple, le cobot charge d'abord une pièce et signale à la machine CNC de fermer la porte, puis la porte se ferme, le cycle s'exécute, la porte s'ouvre, et la machine CNC signale au cobot de retirer la pièce et de reprendre ses instructions mémorisées.

Le pack cobot OB7 de Productive Robotics inclut une Interface Générale d'Équipement (GEI) avec huit entrées numériques, huit sorties numériques et quatre entrées analogiques pour gérer l'air, la connectivité Ethernet et les signaux entre le cobot et la machine CNC.

Minimiser la variabilité des entrées

Contrairement à un être humain, un cobot ne peut pas faire d'ajustements en temps réel à ses actions ou prendre des décisions en une fraction de seconde sur la meilleure façon d'exécuter une tâche. Les cobots nécessitent un environnement cohérent et uniforme pour fonctionner de manière optimale. Cela s'applique aux bruts ou composants qu'ils manipulent et chargent, à la manière dont les composants sont présentés et à l'endroit où ils déposent les pièces terminées.

Par exemple, si trois employés différents coupent manuellement les bruts à la bonne taille et les livrent au cobot pour l'usinage CNC, les trois employés doivent couper les bruts à une taille et une forme uniformes et les livrer au même endroit, orientés de la même manière. Cela garantit que le cobot pourra toujours saisir le brut et le charger correctement à chaque fois.

C'est maintenant le moment d'organiser le poste de travail et le système de livraison pour qu'ils soient uniformes et cohérents. Cette planification minutieuse minimise également les défauts et l'usinage hors tolérance, et maintient un flux de pièces régulier. En résultat, la qualité et le débit augmentent, tandis que les rebuts et les retouches diminuent.

Flux entrant et flux sortant

Tout comme les pièces doivent être uniformes et cohérentes, la façon dont elles entrent et sortent du poste de travail CNC est également cruciale. Les instructions dans la mémoire du cobot lui indiquent exactement où tourner, atteindre et saisir un brut ou une pièce, et c'est exactement là et comment il se déplacera. Il n'est pas capable de remarquer que quelqu'un a utilisé un autre type de plateau ou a posé un plateau sur un autre chariot.

Le même principe s'applique aux pièces finies. Par exemple, si elles doivent être empilées sur un chariot, le chariot doit toujours être au même endroit. Le cobot n'est pas capable de regarder autour de lui pour le trouver si quelqu'un le replace accidentellement ne serait-ce que quelques centimètres plus loin.

Planifier la surveillance des outils et équipements dans le temps

Si l'automatisation de l'usinage CNC offre des opportunités pour faire fonctionner les équipements sans surveillance ou 24/7, ce n'est pas un processus « configurer et oublier ». Il reste nécessaire de surveiller les outils et équipements, notamment :

• Surveiller la durée de vie des outils de coupe pour garantir que les pièces restent dans les tolérances
• S'assurer que le contrôle des copeaux est en place
• Surveiller les fluctuations de température ou de forces
• Vérifier la bonne activation des systèmes de sécurité
• Inspecter l'usure des outils, conduites et connexions
• Vérifier le bon alignement du bras du cobot avec la machine CNC, les outils, les dispositifs de serrage, etc.

Ceci est particulièrement important si les machines doivent fonctionner sans surveillance pendant de longues périodes ou la nuit. Il peut être utile de rédiger un processus ou une liste de contrôle pour s'assurer que tout fonctionne correctement pendant toute la durée d'exécution. Assurez-vous que la liste de contrôle inclut des détails sur ce qu'il faut surveiller, qui est responsable et quoi faire lorsque des ajustements sont nécessaires.

Former vos opérateurs

Un cobot comme l'OB7 est facile à enseigner, mais l'une des clés du succès est de s'assurer que les opérateurs sont à l'aise pour travailler avec lui et ajuster les instructions de travail. Après tout, dire à quelqu'un que le cobot est facile à utiliser est une chose, mais le lui faire essayer et constater qu'il l'est vraiment en est une autre.

Toute personne qui travaillera avec le cobot doit passer du temps à l'utiliser, à enseigner au bras une série de mouvements et à mettre à jour les étapes. Il est également crucial que chaque opérateur comprenne le bon flux des pièces entrant et sortant du poste de travail, et comment son travail quotidien va changer. Au lieu de charger la machine CNC eux-mêmes, ils sont désormais responsables de la supervision et du dépannage du duo cobot/machine CNC, et de maintenir le flux de travail global en mouvement.

Espérons que vous voyez comment un petit investissement en temps et une planification réfléchie peuvent grandement impacter vos opérations d'usinage CNC. Si vous avez des questions sur des applications spécifiques de cobots, souhaitez en savoir plus ou êtes prêt pour une démo, contactez-nous !