Le spécialiste de l'usinage, Nelissen, installe un robot d'alimentation pour répondre aux objectifs de croissance en matière de production

Objectif :
Confronté à un manque de personnel qualifié, Fijn Mekaniek Nelissen recherchait une solution pour répondre au développement de ses commandes.

Solution :
Pour résoudre le problème, Nelissen a choisi d'automatiser l'alimentation de son tour CNC Mazak Integrex 200-IV. Après avoir consulté l'intégrateur système Robojob, le spécialiste de l'usinage a installé un robot 6 axes FANUC et un « système robotisé intégré pour le mandrinage ».

Résultat :
Les robots fonctionnent 24h/24 sans jamais avoir de défaillances, et peuvent même, si le carnet de commandes est chargé, poursuivre la production tout le week-end. L'opérateur a ainsi le temps de programmer et de régler le tour CNC et de s'occuper d'autres tâches que Nelissen ne pourrait autrement pas exécuter.


Le manque de personnel pousse Nelissen à se procurer des robots

BEAUCOUP DE TRAVAIL ET UN PEU DE CHANCE

Fijn Mekaniek Nelissen est une entreprise spécialisée dans l'usinage sur des machines CNC. Les techniques utilisées sont le tournage, le fraisage et l'usinage par électro-érosion. La clientèle est très variée. Non seulement l'entreprise compte plusieurs fabricants de machines parmi ses clients, mais elle a également une solide réputation dans les secteurs automobile et aéronautique. En dehors de ces secteurs, Fijn Mekaniek Nelissen prend en charge les réparations d'urgence. Ce service correspond exactement à la grande flexibilité qui caractérise l'entreprise.

Une passion pour le métal

Après avoir travaillé pendant de nombreuses années comme contremaître, Paul Nelissen s'est mis à son compte en 1990. Il a d'abord commencé avec une fraiseuse et une machine de tournage. Comme il le dit si bien : « Au départ, il y a 50 % de travail intense et 50 % de chance. » Et la chance était avec lui. La toute nouvelle entreprise est rapidement devenue ce qu'elle est aujourd'hui. Il ne fait aucun doute que la formation de comptable qu'avait l'homme d'affaires avant d'entrer dans l'industrie des métaux lui a permis d'avoir une attitude financière saine. Mais ce qui le caractérise surtout, lui et son entreprise, c'est l'amour et la passion du travail bien fait répondant parfaitement aux spécifications du client. « Cela semble anodin, mais réaliser une pièce finie à partir d'un bloc de métal qui correspond exactement aux exigences du client, a quelque chose de magique. »

Manque de personnel

Il a également su communiquer cette philosophie à ses employés et tout particulièrement aux opérateurs de machines CNC. Le chiffre d'affaires de Fijn Mekaniek Nelissen représente une moyenne de 10 % par an. L'entreprise a donc toujours besoin de plus de machines et de main-d'œuvre. Cependant, trouver un personnel suffisamment motivé par cette technologie pointue semble insurmontable.

OPÉRATEUR CNC, L'OISEAU RARE

« Aujourd'hui, la perception d'un tour et d'une fraiseuse renvoie encore à des ouvriers en salopette tâchée d'huile avec des rognures de métal jusqu'aux genoux », dit-il en riant et avec une pointe d'ironie. C'est loin d'être la vérité. Le lieu de travail est propre, pas de vapeurs d'huile dans l'air et aucun bruit. En bref, c'est un environnement de travail high-tech.

Une filière trop souvent boudée

Cette mauvaise perception de la profession d'opérateur CNC est, cependant, désastreuse pour les jeunes qui aspirent à un emploi dans ce secteur. Et la conséquence du peu d'attrait de la formation technique chez les étudiants est la raréfaction de la main d'œuvre qualifiée. Il est extrêmement difficile de recruter une personne aussi motivée qu'intelligente et qui puisse travailler de manière proactive et indépendante. Selon Paul Nelissen : « Il m'a fallu de deux à cinq ans avant de pouvoir embaucher un opérateur CNC, que je savais capable de travailler de manière totalement indépendante. » Et je parle de quelqu'un avec une formation technique. »

Travail répétitif

Trouver du personnel n'est pas le seul problème. Il faut aussi que le travail de l'opérateur soit agréable et, par dessus tout, intéressant. « L'attrait de l'usinage réside entre la théorie de la pratique et la création d'une pièce. Pour un opérateur expérimenté, le premier défi consiste à configurer la machine. Quand tout ceci est terminé et que la production peut commencer, cela devient nettement moins amusant.  Sans parler du chargement et du déchargement de la machine.

AUTOMATISATION

Pour résoudre ces deux problèmes, Paul Nelissen a choisi d'automatiser le chargement et le déchargement de son tour CNC Mazak Integrex 200-IV. Après avoir consulté l'intégrateur système Robojob, la solution consistait concrètement à installer un robot 6 axes FANUC et un système IRS-CW adaptés aux « robots intégrés pour le mandrinage ».

Description de l'alignement

Le tour avancé et la fraiseuse disposent de deux mandrins. Le robot FANUC se trouve à gauche de l'ouverture de la machine et la position inclinée garantit qu'il n'y a pas d'obstacle pour l'opérateur. À côté du robot se trouve l'IRS-CW qui gère l'alimentation des pièces brutes à tourner, ainsi que la réception des pièces finies. Par exemple, le robot prend une pièce brute sur le châssis, puis la place (une fois les portes ouvertes automatiquement) sur le premier mandrin. Quand les opérations sont effectuées dans les deux mandrins, le bras du robot retire la pièce finie du second mandrin et la place sur l'IRS-CW. Puis, le cycle se répète.

Bras du robot

Le robot est un FANUC M-120 iA, un modèle industriel à 6 axes de conception intégrée. Cela signifie que tous les câbles de commande sont intégrés dans le bras pour faciliter le mouvement et s'assurer que les câbles sont toujours protégés. Les conduites pneumatiques sont aussi protégées de cette manière. Le bras est piloté par une commande R-30A avec le panneau de commande (I-pendant) dans le rayon d'action de l'opérateur. Un opérateur CNC n'étant pas un programmeur de robot, Robojob a conçu une interface tout particulièrement pour charger et décharger des machines CNC. Cette commande fait partie du système IRS-CW et établie la connexion entre l'entrée et la sortie des pièces, le robot et la machine CNC. Le réglage de la durée d'un nouveau cycle est réellement court. En moyenne, le réglage du chargement et déchargement d'une nouvelle pièce prend environ 5 minutes. Bien entendu, les programmes nouvellement créés pour une utilisation ultérieure peuvent être enregistrés ce qui permet de raccourcir encore plus le réglage de la durée du travail récurrent. La durée de réglage court permet la manutention automatique, même pour les petites séries.

Système IRS-CW

Ce système gère l'entrée des composants de base et la collecte de pièces finies. Les composants avec différentes dimensions (diamètre : 23 à 250 mm) peuvent être placés sans avoir à localiser avec précision les grilles. En fonction du robot, le poids maximal de la pièce est de 50 kg. Les pièces sont placées sur les plaques inclinées servo-commandées et restent en position verticale avec les supports de pièce réglables. De plus, un plateau de réception est proposé en série pour la récupération des fuites de liquide vers la machine. Deux préhenseurs sont installés par défaut sur le robot (un préhenseur pour le produit de base et un préhenseur pour le produit fini). Chacun est équipé d'un système de changement rapide des pinces du préhenseur, développé par Robojob. Le changement des pinces du préhenseur ne prend que quelques secondes.

Expansion

Le système peut être aussi équipé d'un magasin de préhenseur et d'un système de changement rapide pour l'ensemble des préhenseurs. L'IRS-CW peut également charger et décharger automatiquement les axes grâce à un simple système de configuration. Il est important de savoir que l'IRS-CW avec FANUC peut être adapté sur la plupart des machines CNC, neuves et anciennes.

Positionnement

Le positionnement de ce système nécessite deux jours et est suivi par une formation d'une journée consacrée aux commandes du robot. En pratique, la formation prend moins de temps. En général, l'opérateur sait utiliser les commandes après quelques heures de travail.

Sécurité

L'installation décrite est protégée par une enceinte Troax transparente avec deux portes coulissantes sécurisées. L'inconvénient est que cette solution prend beaucoup d'espace. Il est cependant parfaitement possible, et même essentiel pour respecter la nouvelle norme robotique, de laisser cette enceinte ouverte, si un scanner laser périphérique est installé sur le robot. Ce scanner numérise en permanence la zone environnante et détermine si un mouvement détecté pénètre dans le passage programmé du bras du robot. Si tel est le cas, le système retarde le mouvement et, si nécessaire, l'arrête. Le positionnement du robot et de l'empileuse doit être définitif. Chez Fijn Mekaniek Nelissen, Robojob étudie actuellement la possibilité de donner une certaine mobilité au robot et aux piles, afin de pouvoir utiliser la configuration pour d'autres machines.

ÉVALUATION

Le prix est plutôt conséquent. En fonction du robot choisi et du niveau de sécurité demandé, l'investissement se situera entre 50 et 120 000 euros. La question est de mesurer le coût de l'automatisation par rapport au rendement. La déduction du coût salarial moyen sera de 38 euros. En comparaison, le prix de revient d'un produit comparable varie entre 3 et 8 euros par heure, du moins tant que le robot n'est pas amorti. Ensuite, vous ne payerez que la consommation électrique. Selon Paul Nelissen : « Une fois configuré, le robot fait son travail sans jamais montrer de défaillances. Il travaille même le week-end. Dès que le process d'automatisation redémarre, l'opérateur n'a qu'une chose à faire : programmer et configurer la machine CNC. » Ce système a clairement fait ses preuves, d'après Paul. « Il est certain que prochainement, il y aura une nouvelle machine avec un robot. Il ne peut en être autrement, il s'agit de choisir entre l'automatisation ou la relocalisation. Et la relocalisation ne m'intéresse pas. »

Produits FANUC utilisés