Comment les cobots boostent productivité, sécurité et économies dans les ateliers d'usinage CNC

Qu'est-ce qu'un cobot et pourquoi les ateliers d'usinage CNC devraient-ils les envisager ? Découvrez les avantages et applications des cobots pour l'usinage CNC.

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Qu'est-ce qu'un cobot ?

Les robots collaboratifs, ou « cobots », gagnent en popularité dans les environnements manufacturiers et industriels, particulièrement dans les ateliers d'usinage. Contrairement aux robots traditionnels, les cobots travaillent en toute sécurité autour des gens et n'ont pas besoin d'être enfermés derrière une barrière ou une clôture de sécurité. Grâce à leurs fonctions de sécurité intégrées, les cobots travaillent en collaboration avec leurs homologues humains, les assistant dans les tâches et prenant en charge le travail répétitif, mundain et ingrat. Dans les ateliers d'usinage, les cobots chargent les machines jour et nuit. Ils maintiennent la « broche en rotation » en chargeant et déchargeant les pièces de manière constante sans pauses, augmentant le débit et réduisant le temps mort des machines.

Les cobots sont très différents des robots industriels traditionnels associés aux grandes usines et lignes d'assemblage. Ils sont plus petits, moins chers et plus flexibles. Les cobots diffèrent des robots traditionnels de la manière suivante :

• Sécurité. Les cobots ne nécessitent pas de clôtures de sécurité ni d'autres barrières et peuvent partager les espaces de travail avec les humains. Ils ont des fonctions de sécurité intégrées qui les font ralentir ou s'arrêter complètement si un humain entre dans leur zone de travail.
• Flexibilité. Les bras de cobots ont la flexibilité de gérer diverses tâches. Ils ne sont pas limités à une seule tâche ou opération et peuvent être redéployés selon les besoins. Les cobots peuvent rouler entre différentes machines sur le plancher d'atelier et charger deux machines à la fois.
• Facilité d'utilisation. Les cobots sont plus faciles à programmer que les robots traditionnels. La dernière génération de cobots comme l'OB7 de Productive Robotics ne nécessite aucune programmation et peut être « enseignée » des tâches en les lui montrant physiquement quoi faire.

Les cobots varient en taille et spécifications pour gérer une large gamme de pièces. Les ateliers d'usinage peuvent choisir le cobot le plus adapté selon leurs tailles de pièces et leur environnement de cellule machine.

Charge utile et portée

La charge utile d'un cobot est le poids que le bras robotique peut soulever. Les cobots ont une gamme de poids maximum. La portée d'un cobot est la distance que le bras robotique peut atteindre. Si vous voulez charger deux machines par exemple, vous aurez besoin d'un bras robotique avec une portée plus longue pour accommoder les deux machines.

Bras articulé et articulations

Les bras de cobots offrent de la flexibilité pour le chargement de machines CNC et la gestion d'une large gamme de tâches industrielles. Avec sept axes de mouvement, un cobot OB7 a un avantage unique dans un environnement de chargement de machines CNC. Il peut atteindre autour de la machine CNC et charger des pièces sans bloquer l'accès pour l'opérateur, ce qui n'est pas possible avec un cobot à six axes. De plus, le mouvement à sept axes de l'OB7 lui permet d'atteindre autour des obstacles et de s'adapter à des espaces plus étroits.

Robots collaboratifs travaillant avec les opérateurs de machines

Les cobots deviennent de plus en plus populaires dans les ateliers d'usinage car ils sont parfaitement adaptés pour gérer les tâches de chargement de machines. Tout comme un humain, les cobots chargent et déchargent les machines, mais ils ne font pas de pauses, ne tombent pas malades et ne partent pas en vacances. Les cobots prennent en charge les tâches fastidieuses, répétitives et sujettes aux erreurs que les travailleurs trouvent monotones, ou qui contribuent aux goulots d'étranglement dans la production. En prenant en charge le processus de chargement de machine, les cobots maximisent l'utilisation de la broche et libèrent les opérateurs pour gérer d'autres tâches précieuses.

Les cobots offrent simplicité et valeur dans la fabrication

De nombreux cobots offrent une « programmation facile » mais nécessitent encore un langage de programmation difficile pour ceux qui n'ont aucune expérience en programmation. Les cobots comme l'OB7 de Productive Robotics ne nécessitent aucune programmation, ce qui le rend facile pour les opérateurs de machines. Ils lui « montrent » simplement quoi faire et le cobot apprend. Il peut prendre quelques heures pour configurer une cellule de chargement de machine et commencer à automatiser le jour même.

Alors, que fait exactement un cobot quand il charge une machine ? Les cobots gèrent les tâches « répétitives » qu'un opérateur de machine fait normalement, telles que :

• Ouvrir et fermer une porte de machine
• Charger et décharger des bruts ou pièces
• Mettre en scène le matériel pour le traitement ou l'inspection
• Enregistrer les données pertinentes
• Ébavurer, polir, meuler

Que vous fassiez tourner des milliers de pièces ou aussi peu que 5 pièces, un cobot maintient vos machines en fonctionnement constant jusqu'à ce que le travail soit fini. Les opérateurs peuvent alors déplacer leur focus vers d'autres tâches comme l'inspection qualité post-CNC ou la configuration de nouveaux travaux. Les cobots n'ont pas besoin de pause et peuvent travailler en mode « lights-out », faisant des copeaux après que vous soyez rentré chez vous pour la nuit.

Compatibilité machine et configuration

Les cobots peuvent charger tous types de machines, y compris fraiseuses, tours, presses, EDM, découpeuses plasma, meuleuses et presses. Les cobots de nouvelle génération comme l'OB7 de Productive Robotics peuvent travailler avec n'importe quelle marque de machine sans s'interfacer dans la machine, rendant le processus de configuration simple et rapide. Les cobots OB7 ont aussi 7 axes ou degrés de liberté (comme un bras humain) qui offrent un avantage clé pour les ateliers d'usinage :

• Flexibilité pour atteindre autour des portes et dans les machines : Un cobot comme l'OB7 qui a 7 axes offre un avantage unique pour le chargement de machines. Le cobot peut être placé sur le côté de la porte de la machine et atteindre autour et dans la machine pour charger la pièce sans bloquer l'accès pour l'opérateur de la machine. Ceci est dû à la flexibilité et la dextérité supplémentaires du 7ème axe, ce qui n'est pas possible avec un cobot à 6 axes.

De nombreux cobots sont livrés avec des supports sur roues, vous permettant de rouler le cobot et de le positionner devant une fraiseuse CNC, un tour ou une autre machine pour charger les bruts et décharger les pièces finies. Le matériel est mis en scène sur une table de travail pour que le robot le saisisse et le charge dans la machine. De nombreux ateliers d'usinage utilisent leur propre équipement pour créer des outillages, dispositifs et outillages de bout de bras personnalisés.

Productive Robotics propose des packs fraiseuse et tour qui incluent tous les accessoires robotiques nécessaires pour travailler avec vos machines. Cette solution simple élimine le besoin d'une intégration complexe et fonctionne avec tous types de machines.

Grands volumes ou haute variété/faible volume

Il est facile de comprendre la valeur que les cobots apportent aux opérations d'usinage CNC pour l'exécution de gros volumes. Les cobots maintiennent la broche en rotation sans pauses, et ils peuvent même fonctionner sans surveillance la nuit et les week-ends pour des capacités de fabrication « lights-out ». Mais qu'en est-il si vous n'avez pas de gros volumes ou si vous faites du travail sur mesure ? Pouvez-vous encore bénéficier des cobots ? La réponse est oui.

Les cobots brillent aussi dans les environnements à haute variété/faible volume, et de nombreux ateliers d'usinage de petite à moyenne taille les utilisent à leur avantage. Un grand avantage des cobots est leur flexibilité et leur capacité à se déplacer entre différentes machines. Par exemple, si vous exécutez un travail de 10 pièces avec un long temps de cycle, le cobot peut terminer ce travail et libérer votre opérateur jusqu'à ce qu'il soit fini. Vous pouvez ensuite faire tourner le robot sur un autre travail en quelques minutes.

Les cobots réduisent aussi le temps mort des machines en travaillant sur des opérations secondaires qui impliquent des temps de cycle plus longs. Leur faible encombrement et leur flexibilité les rendent aussi utiles dans les environnements à haute variété/faible volume (HMLV) que dans les environnements à faible variété/haut volume (LMHV).

Chargement des machines CNC avec des cobots

Les cobots peuvent être équipés d'une gamme de préhenseurs adaptés pour saisir tous types de matériaux, du métal aux composites, en passant par les polymères haute densité et les matériaux en feuille.

Options d'outillage

L'outillage de bout de bras ou les préhenseurs sont les « doigts » que le robot utilise pour saisir les pièces. Ceux-ci peuvent être électriques, pneumatiques, ou fabriqués sur mesure pour manipuler divers articles et matériaux de pièces. Il existe une gamme d'options d'outillage qui peuvent être utilisées pour saisir des pièces de différentes tailles. Ils peuvent aussi manipuler des matériaux délicats et de petits articles.

Double préhenseur

Un double préhenseur est une autre option gain de temps qui permet d'accélérer la production en utilisant deux préhenseurs en un. Avec un double préhenseur, vous pouvez décharger une pièce terminée puis recharger immédiatement une nouvelle pièce, éliminant le trajet aller-retour supplémentaire vers la machine. C'est idéal pour charger un tour et permet de réduire le temps d'attente de la machine lors du rechargement de pièces, ce qui peut grandement réduire le temps de cycle. Voir vidéo : Double préhenseurs.

Productive Robotics fabrique ses propres préhenseurs et doubles préhenseurs pour cobots. De plus, tous les cobots de Productive Robotics sont compatibles avec d'autres options d'outillage de bout de bras sur le marché.

Les 4 principaux avantages des cobots pour les machines CNC

Le chargement robotique de machines offre de nombreux avantages pour les ateliers d'usinage de toutes tailles, y compris la production « lights-out », l'amélioration de la qualité des pièces et la productivité des opérateurs. Voici quelques-uns des principaux avantages que les cobots apportent :

1. Booster la productivité des machines CNC

Débit et optimisation du temps de fonctionnement des machines

Quand les ateliers d'usinage pensent productivité, ils pensent débit. Dans un quart de travail typique de 8 heures, une personne peut exécuter un travail de 20 pièces qui prend tout le quart à compléter. Elle se distrait ou a de multiples responsabilités qui détournent son attention, laissant la machine inactive. Avec un cobot, le temps mort de la machine est éliminé, et les machines tournent à capacité maximale. En travaillant de manière constante, sans surveillance, les cobots maximisent le débit tout en augmentant la productivité.

Qualité, précision et cohérence

L'amélioration de la qualité des pièces est une priorité absolue pour les ateliers d'usinage. Les cobots accomplissent les tâches de manière cohérente avec précision et exactitude, minimisant les défauts dus au mauvais chargement des bruts causé par la fatigue ou la distraction de l'opérateur. La qualité des pièces ainsi que la productivité de l'opérateur sont augmentées.

Réduction des tâches manuelles répétitives

Les propriétaires d'entreprises comprennent que le temps d'un opérateur est mieux dépensé sur le travail qui nécessite l'habileté et l'expérience humaines. En laissant les cobots prendre en charge les tâches redondantes, répétitives et abrutissantes, les opérateurs peuvent faire un travail plus stimulant, intéressant et varié.

2. Les cobots peuvent passer à de nouveaux processus avec aisance

Avec une plus grande flexibilité et portabilité, les cobots peuvent s'intégrer parfaitement dans les postes de travail existants. La nouvelle génération de robots collaboratifs rend simple pour le personnel interne de configurer et rouler le cobot entre différentes machines.

Déploiement rapide et facile du cobot

Le personnel interne peut configurer un cobot OB7 de Productive Robotics en quelques heures - aucun intégrateur externe nécessaire. Il suffit de le brancher, le mettre en position, et de lui « enseigner » les mouvements nécessaires.

Programmation facile

La plupart des robots collaboratifs sont programmés avec la programmation robotique traditionnelle. D'autres offrent une « programmation facile » ou un codage simple. Les cobots OB7 sont la dernière génération de cobots et ne nécessitent aucune programmation ou codage. Ils sont « enseignés » leurs tâches par vous en leur montrant chaque étape. Bien que simples par conception, ces cobots sont hautement intuitifs et peuvent gérer des travaux d'usinage CNC complexes avec précision et qualité.

Enseignabilité

Si vous pouvez enseigner à un humain comment charger une machine CNC, vous pouvez enseigner à un cobot OB7 comment le faire aussi. « L'enseignement » nécessite de montrer physiquement au cobot quoi faire en déplaçant le bras à l'aide de la poignée de commande. Aucune compétence en codage ou programmation informatique n'est requise. Ce type d'enseignement simple le rend facile à utiliser pour n'importe qui, indépendamment de son niveau d'expérience.

3. Sécurité et automatisation flexible

Robots CNC protègent les travailleurs et économisent l'espace

Sécurité intégrée. Les cobots sont conçus avec la sécurité à l'esprit. Ils incluent des fonctions de limitation de puissance et de force qui disent au robot de s'arrêter ou ralentir si une personne s'approche. Ces fonctions de sécurité réduisent les blessures et minimisent les risques. Les cobots peuvent aussi fonctionner à des vitesses plus élevées et passer à des vitesses collaboratives sûres quand un humain entre dans leur zone de travail.

Encombrement compact. Légers, flexibles et petits, les cobots ne prennent pas beaucoup d'espace au sol. Ils sont assez compacts pour s'adapter aux planchers d'atelier et peuvent être montés sur une table, un chariot, le sol ou le plafond. Les cobots comme l'OB7 offrent une flexibilité supplémentaire à 7 axes pour atteindre autour des objets et accéder à des espaces plus étroits.

Portabilité et flexibilité. De nombreux cobots sont livrés avec des supports à roulettes, ce qui permet de les déplacer facilement entre les machines. Pas besoin de réingénierie complexe de votre équipement de fabrication, et pas de travail d'intégration chronophage.

4. Coûts réduits

Les cobots sont moins chers que les robots industriels traditionnels. Ils ne nécessitent pas d'équipement de sécurité coûteux ni les coûts élevés de l'embauche d'un intégrateur d'automatisation. Les cobots de Productive Robotics sont aussi les plus rentables car ils sont conçus et fabriqués aux USA. Un pack cobot de Productive Robotics est livré complet avec tous les composants nécessaires pour intégrer un robot dans votre cellule d'usinage.

ROI et période de retour sur investissement de la machine

En maximisant le temps de fonctionnement ou la disponibilité de la machine, un cobot offre un retour sur investissement rapide. La production « lights-out » ouvre aussi la porte aux entreprises pour accepter plus de travail, augmentant leur résultat net et gagnant un avantage concurrentiel. D'autres facteurs peuvent impacter le ROI comme les coûts de paie et la capacité à augmenter la production. Comme chaque entreprise est unique, il est toujours préférable de calculer votre propre ROI pour comprendre les coûts et économies.

Questions fréquentes sur les robots collaboratifs

Comment les cobots impacteront-ils mes employés ?

Les cobots et les humains travaillent en collaboration dans un environnement partagé qui améliore l'efficacité et la productivité de la production. Lors de l'ajout d'un cobot à un poste de travail, les employés découvrent rapidement qu'il leur donne plus de temps pour faire les parties intéressantes et stimulantes de leur travail, ou pour apprendre de nouvelles compétences entièrement. Enseigner au cobot à faire différentes tâches et découvrir tous ses usages potentiels amène aussi les gens à trouver de nouvelles façons intéressantes de l'utiliser pour aider avec d'autres tâches.

Les cobots sont conçus avec l'interaction humaine à l'esprit

Meilleure ergonomie. Quand un cobot fait le mouvement répétitif (soulever, se pencher, et se tordre), l'ergonomie s'améliore et la fatigue est réduite.

Sécurité physique. En plus des capteurs qui ralentissent ou arrêtent le bras quand une personne ou un membre s'approche, les cobots sont fabriqués avec des coins arrondis et sans points de pincement, gardant les travailleurs en sécurité, même quand la machine ne bouge pas.

Pour quels types de fabrication les cobots sont-ils bons ?

Les cobots ne sont pas limités au chargement de machines CNC. Ils peuvent faire une large gamme de tâches de fabrication qui impliquent des mouvements répétables et nécessitent précision et exactitude. Les tâches courantes qu'un cobot peut gérer incluent :

• Tournage
• Fraisage
• Ébavurage
• Découpe laser et plasma
• Perçage
• Meulage
• Routage
• Gravure

Autres tâches industrielles courantes :

• Emballage
• Assemblage de produits
• Inspection qualité
• Moulage plastique
• Soudage
• Distribution
• Guidage

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