Mon collègue robot a tout sous contrôle

La forte dynamique du marché, la concurrence croissante due à la mondialisation, mais aussi les évolutions démographiques et la pénurie croissante de main-d'œuvre qualifiée, posent aux entreprises de production allemandes des obstacles majeurs. Ces changements affectent particulièrement le processus d'assemblage en tant que dernier maillon de la chaîne de valeur.

Une approche pour contrer ce changement est l'utilisation de ce qu'on appelle la collaboration homme-robot (HRC). Cependant, les systèmes HRC sont toujours associés à des coûts élevés, tant en argent qu'en personnel, en raison de leur complexité de planification. Il existe un besoin de méthodes simples et flexibles qui permettent aux entreprises de nombreux secteurs avec une grande variété de conditions aux limites d'application (complexité du produit, variance, quantités, etc.) de mettre en place et d'introduire des postes de travail d'assemblage collaboratifs.

Projet de recherche SafeMate

Dans le projet de recherche SafeMate, financé par le ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche (BMBF) dans le cadre du programme "Innovations pour la production, le service et le travail de demain", des stratégies et des concepts ont été développés pour l'introduction et la conception de lieux de travail d'assemblage collaboratifs. L'accent était mis sur des lieux de travail sûrs et acceptés où les employés reconnaissent un avantage élevé. Outre des entreprises allemandes renommées telles que Lenze, Lufthansa Sky Chefs, Miele et Sennheiser, l'entreprise Weidmüller, basée à Detmold, faisait également partie de ce projet de recherche.

Le groupe Weidmüller est un acteur mondial et spécialisé dans le domaine de la technologie de connexion électrique et de l'électronique. Avec ses clients, elle façonne la transformation numérique avec des produits, des solutions et des services pour la connectivité industrielle intelligente et l'Internet industriel des objets.

Avec ses produits, Weidmüller est principalement actif dans la construction mécanique, l'industrie des processus, la production d'électricité et les énergies renouvelables, la technologie des transports, les infrastructures du bâtiment et dans le domaine de la fabrication d'appareils. L'entreprise s'intéresse depuis longtemps au thème de l'Industrie 4.0. et, en plus de SafeMate, est impliqué dans d'autres collaborations de recherche.

Quand tout était fait à la main

Jusqu'à récemment, le processus d'assemblage des composants électromécaniques chez Weidmüller était entièrement réalisé manuellement par les employés au poste de montage.

Dans le cadre de Safe-Mate, une analyse de potentiel - réalisée par l'équipe dirigée par l'ingénieur des procédés de Weidmüller, Tobias Stuke - devait déterminer les tâches individuelles effectuées par l'homme et la machine et ainsi créer une division du travail optimale. Entre autres choses, il a été constaté que les robots sont très bons pour effectuer les tâches monotones, répétitives et gourmandes en énergie du processus de placement sans fatigue. Et ils peuvent le faire avec une précision constante.

Mais cela ne peut pas se faire sans les humains :les humains ont des compétences particulières, par exemple, pour saisir et retirer de petites pièces de différentes dimensions d'un tas ou d'une boîte. Ils peuvent mieux les reconnaître et les trier. Les humains sont également supérieurs à leurs collègues robots en ce qui concerne l'alimentation correcte et le processus d'inspection qui s'ensuit.

Sur la base de ces résultats, le processus d'assemblage précédemment manuel a ensuite été partiellement automatisé dans une première application pilote SafeMate en utilisant la collaboration homme-robot (HRC). Le résultat a été un lieu de travail d'assemblage hybride dans lequel les humains et les robots travaillent en parallèle. Les tâches monotones et à forte intensité de force sont exécutées par le robot, tandis que les tâches exigeantes sur le plan cognitif sont exécutées par l'humain.

Collaboration homme-robot

Dans la robotique collaborative, les humains et les robots peuvent travailler main dans la main sur un même lieu de travail. Grâce à la technologie de contrôle sensible, le robot peut travailler en étroite collaboration avec l'homme sans barrières de protection. L'application nécessite une validation pour s'assurer que les dangers ont été suffisamment minimisés. Cela peut être fait dans le cadre d'une mesure de force et de pression effectuée par des TÜV, des associations professionnelles, des prestataires de services externes ou indépendamment par l'intégrateur. Les outils en bout de bras, comme une pince, peuvent également être validés de cette manière.

Pour le nouveau lieu de travail hybride, pour l'assemblage de composants électromécaniques, un tel cobot du fabricant de robots danois Universal Robots (UR) a maintenant été placé à côté des employés pour travailler à leurs côtés. Tout d'abord, le collègue assemble les éléments du connecteur. Ensuite, le cobot enfonce les éléments de contact électrique, rejoint le boîtier du connecteur et visse les contacts de connexion. La productivité de l'ensemble du poste de travail hybride est augmentée par l'utilisation d'un robot collaboratif et la réduction résultante des étapes intermédiaires ou des temps d'attente dans le processus d'assemblage. L'objectif de cette automatisation partielle est de soulager l'opérateur de la machine des étapes intermédiaires chronophages et monotones et d'obtenir une répartition équilibrée du travail entre les humains et les robots.

Un cobot avec pince Zimmer HRC

En plus de la sélection d'un robot adapté, un préhenseur adapté était également requis dans le cadre de la conception du poste de travail. En effet, la technologie de préhension est un composant élémentaire de toute application robotique. Le préhenseur HRC-02 du groupe Zimmer, un spécialiste des préhenseurs basé à Rheinau, en Allemagne, a été trouvé assez rapidement. Zimmer Group possède actuellement le plus grand portefeuille de préhenseurs HRC au monde. Le préhenseur sélectionné est sûr et s'harmonise parfaitement avec le robot UR sélectionné.

La pince servo tout électrique HRC-02, spécialement conçue pour une utilisation MRK, n'a pas d'arêtes vives et est construite de telle manière que, avec sa forme arrondie sur tous les côtés, un accroc accidentel est pratiquement impossible. De plus, le HRC-02 a une course et une force de préhension réglables de manière flexible, ce qui lui permet de saisir de manière beaucoup plus sensible qu'une pince conventionnelle.

Ces caractéristiques associées à une conception éprouvée dans l'industrie offrent une sécurité maximale pour ce projet. Tous les préhenseurs HRC du groupe Zimmer répondent aux exigences élevées des principes de protection selon ISO/ TS 15066 (norme HRC) et sont certifiés BG/ DGUV.

La programmation simplifiée

Dans le projet SafeMate de Weidmüller, un autre objectif était de pouvoir utiliser le cobot UR de manière efficace et flexible sur le nouveau lieu de travail hybride. Par conséquent, une attention particulière a également été accordée à la manipulation facile du robot.

La facilité d'utilisation du cobot a été convaincante, en particulier en combinaison avec la pince HRC-02. Après tout, ce n'est pas un hasard si tous les préhenseurs de Zimmer Group peuvent fonctionner parfaitement avec les robots légers UR. En tant que partenaire UR+, Zimmer Group affiche actuellement le plus grand portefeuille de préhenseurs compatibles UR sur le site Web UR+.

Là où auparavant un travail de programmation élaboré et des compétences de programmation complexes étaient nécessaires, le cobot d'Universal Robots et sa pince Zimmer sont très faciles à utiliser. Il est contrôlé ou programmé directement via le panneau de commande du robot, qui est conçu de manière intuitive, comparable à une application pour smartphone.

Amélioration de la productivité et de la satisfaction

L'utilisation pilote du cobot dans le département d'ingénierie mécanique de Weidmüller ouvre de nouvelles possibilités en termes d'efficacité et de flexibilité.

Grâce à cette nouvelle division hybride du travail et à la simplicité d'utilisation et d'installation du robot intelligent et de sa pince, le fabricant d'électronique peut désormais répondre un peu plus à la pénurie croissante de main-d'œuvre qualifiée et à la concurrence mondiale. Outre l'augmentation de la productivité, il y a eu également d'importants succès non monétaires, tels que l'optimisation ergonomique du lieu de travail et le soulagement général du travail pour les employés.

Par exemple, les tâches à forte intensité de force telles que l'enfoncement des éléments de contact ("verrouillage") et les tâches monotones pourraient être confiées au robot. Ce niveau élevé d'acceptation par les employés a également été atteint grâce à un processus de mise en œuvre participatif. Cela signifie que les employés ont été impliqués dans le processus de changement autour de leur lieu de travail dès le début.

"Un critère de sélection particulier pour le préhenseur du groupe Zimmer était que, en plus de ses caractéristiques techniques, le préhenseur avait déjà la sécurité testée et certifiée pour les systèmes HRC, ce qui signifie que nous étions déjà du "côté sûr". sens du terme — pour notre projet de technologie de préhension », a déclaré Stuke.

Il est particulièrement important pour l'entreprise que ses collaborateurs bénéficient d'un travail collaboratif. Les cobots avec leurs pinces sont destinés à apporter des secours.