Toute la diversité de l'automatisation pour le RoboInspect de Roboworker Des yeux perçants associés à la préhension douce

de Auteur : Raimund Bauer, ingénieur commercial chez SMC Allemagne

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Implants médicaux, plaquettes amovibles, forets, fraises à queue, engrenages : la variété de composants métalliques et céramiques utilisés dans différentes industries est pratiquement infinie.

Machine de test révolutionnaire : le système modulaire extensible RoboInspect de Roboworker contrôle les pièces pour détecter des dommages de l'ordre du micromètre.
Machine de test révolutionnaire : le système modulaire extensible RoboInspect de Roboworker contrôle les pièces pour détecter des dommages de l'ordre du micromètre.
(Source : SMC/Roboworker)

Pour les quantités importantes, un grand nombre de ces composants peuvent être fabriqués par frittage. Ils sont souvent fabriqués par procédé de frittage ; d'abord à partir de poudre, puis chauffés. Les pièces finies doivent parfois être contrôlées, étiquetées et emballées. Et ce, de préférence à la pièce et de manière automatique. Pour une assurance qualité efficace, Roboworker a développé le RoboInspect, une machine permettant le contrôle intégral de pièces exigeantes avec une précision micrométrique. Ici et dans d'autres systèmes de la gamme de produits Roboworker, une large gamme de composants d'automatisation électriques et pneumatiques de SMC est utilisée.

Les pièces métalliques et céramiques aux géométries complexes et produites en grandes quantités sont souvent fabriquées par frittage. La poudre est comprimée dans une forme définie et compactée dans sa nouvelle structure par un traitement thermique approprié – le frittage – et durcie. Selon l'application, des revêtements supplémentaires peuvent être appliqués au cours d'autres étapes du processus. Les pièces finies sont utilisées dans les secteurs industriels les plus divers. Les consommateurs finaux utilisent également ces composants, par exemple dans le domaine du bricolage. Pour que les pièces arrivent dans les rayons dans la qualité appropriée et dans un emballage optimal, elles doivent être contrôlées sous toutes les coutures lors de la dernière étape de production : seules les pièces parfaitement enduites et formées peuvent être livrées. En effet, l'industrie automobile, l'aérospatiale ou la technique des batteries et la technique médicale ont des exigences de performance très strictes en ce qui concerne leurs composants. Pour l'inspection circulaire entièrement automatisée des pièces, Roboworker a équipé le RoboInspect (RIS) de multiples fonctionnalités 3D+ pour le contrôle de la précision dimensionnelle et de la qualité de la pièce. En option, l'installation peut également être complétée par des modules de marquage au laser ou d'emballage des pièces. Un ensemble complet d'automatisation pneumatique et électrique de SMC assure, grâce à une unité de maintenance, des îlots de vannes, des entraînements électriques et pneumatiques ainsi que des amplificateurs de pression, des ioniseurs et de nombreux autres composants, une manipulation délicate, précise et rapide des pièces lors du contrôle, du marquage et de l'emballage.

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Depuis plus de 30 ans, Roboworker est synonyme de compétences étendues dans le domaine de l'automatisation et du contrôle. Grâce à des robots linéaires performants, des préhenseurs, des capteurs et des techniques de caméra, les experts en construction mécanique basés à Weingarten près de Ravensburg réalisent des installations d'automatisation high-tech flexibles et modulaires destinées aux processus de fabrication de pièces de précision. Il s'agit notamment de machines de contrôle automatiques optimales pour les pièces frittées et les pièces fabriquées à partir des matériaux de base les plus divers, comme le carbure, la poudre de fer ou la céramique. Des industries exigeantes telles que le traitement des métaux, l'automobile ou la technique de batterie et médicale utilisent les installations hautement efficaces de Roboworker.

Contrôler, étiqueter et emballer les pièces frittées

Le frittage est l'un des plus anciens procédés de fabrication connus. Ce principe a probablement été utilisé pour la première fois pour le moulage et la cuisson de la porcelaine. L'idée est simple : il est impossible de fabriquer un bloc de porcelaine et de le découper ou de le sculpter pour obtenir la forme souhaitée. Il était donc plus facile de façonner le matériau de base à l'état « brut », puis de le fixer avec de la chaleur et de l'émail. De nombreuses petites pièces métalliques passent aujourd'hui par un processus similaire. « L'avantage du frittage est qu'il permet de produire en grande quantité de petites pièces aux formes complexes », explique Toralf Schramm, responsable des installations de contrôle et d'emballage chez Roboworker. « Pour être prête, une plaquette frittée, par exemple, n'a généralement besoin que d'un revêtement. » La matière première du procédé est constituée de mélanges de différents métaux pulvérisés, qui forment des unités très résistantes dans le produit fini. Pour ce faire, elles sont d'abord mises en forme à des pressions allant de 16 à 400 tonnes, selon le matériau et l'application. En raison du compactage de la poudre de mélange lors du processus de pressage, ces formes brutes tiennent ensemble jusqu'à ce qu'elles soient encore compactées par le traitement thermique lors du frittage. C'est ainsi que les pièces acquièrent la résistance nécessaire.

Aucune pièce défectueuse ne doit quitter l'usine. C'est pourquoi le produit fini est contrôlé une fois de plus de manière approfondie avant d'être emballé. Cela permet de garantir une qualité optimale. Toralf Schramm : « La géométrie des pièces est particulièrement importante. Les applications dans la technique médicale ou l'industrie automobile ont des tolérances extrêmement réduites, de sorte que chaque produit doit être parfait. » Ces tolérances se situent dans des zones qui ne sont plus perceptibles à l'œil nu. C'est pourquoi le RoboInspect contrôle la précision dimensionnelle et la qualité de la pièce à l'aide de technologies de haute précision qui fonctionnent à l'échelle du micromètre. Les moindres défauts, tels que les éclats locaux des bords ainsi que les défauts de forme et de revêtement, peuvent ainsi être identifiés de manière fiable et tracés grâce à une documentation détaillée.

Les pièces revêtues sont alors placées sur des piles de palettes dans l'installation. Afin de minimiser les erreurs de rejet, une éventuelle charge statique est d'abord éliminée par un ioniseur. Les pièces sont ainsi débarrassées de la poussière qui y adhère. La poussière libérée est aspirée par un amplificateur d'air de la série SMC ZH afin d'éviter qu'elle se dépose à l'intérieur de la machine ou qu'elle obstrue les filtres. Des robots précis déposent les pièces une à une sur un plateau d'inspection, où des caméras très performantes et extrêmement sensibles les examinent sous toutes les coutures. Différentes caractéristiques sont alors contrôlées en quelques secondes : endommagement de l'arête de coupe jusqu'à 5 microns, précision dimensionnelle jusqu'à 0,01 millimètre et défauts de surface jusqu'à 0,05 millimètre, selon la qualité de la surface. Ensuite, les pièces peuvent être marquées au laser si nécessaire, avant d'être à nouveau déposées sur les palettes. En option, elles peuvent aussi être directement emballées dans un module d'emballage final, étiquetées et donc prêtes à être envoyées à l'utilisateur. « Le RoboInspect est une machine révolutionnaire. Il est extensible de manière flexible et fonctionne avec une grande précision dans le processus », souligne Toralf Schramm. « Les préhenseurs et les caméras doivent alors pouvoir reproduire très précisément des modèles de mouvements complexes et être toujours à la bonne position. »

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Pack d'automatisation adapté à toutes les exigences

Pour un fonctionnement sans heurts du contrôle des pièces frittées, les processus de manipulation exigeants doivent se dérouler de manière fiable et précise au sein du RoboInspect. « La diversité des besoins en air comprimé des différentes zones de nos machines représente également un défi », explique Ralf Trotzki, responsable de la conception des installations de contrôle et d'emballage chez Roboworker. « Par exemple, pour détacher les pièces maintenues par un préhenseur magnétique sur une plaque de dépose, il faut une pression plus élevée pour obtenir la force de détachement nécessaire que ne le permet la pression système réglée de l'installation. Un amplificateur de pression augmente donc la pression pour le cylindre de desserrage, et ce uniquement lorsque c'est nécessaire. Cela permet d'économiser beaucoup d'air comprimé. » Tous les composants utilisés doivent en outre être extrêmement peu encombrants et fiables – les exigences de l'industrie sont très élevées et l'espace disponible dans les halles d'usine est limité. Chez Roboworker, la technique d'automatisation adaptée provient presque exclusivement de SMC.

Timo Schlauch, chef d'équipe chez SMC : « Les experts de Roboworker savent qu'ils peuvent compter sur nos solutions. Après tout, ils utilisent les technologies de SMC dans leurs machines depuis 24 ans déjà. » Le cœur de l'automatisation pneumatique du RoboInspect est l'îlot d'électrodistributeurs de la série SY. Il est de conception modulaire et permet ainsi d'alimenter les actionneurs les plus divers avec les différentes pressions requises. De plus, les îlots de vannes sont équipés de bus de terrain EtherCat qui les mettent en réseau avec la commande supérieure de la machine ainsi qu'entre eux. « Cela permet d'économiser beaucoup de temps de construction et de montage par rapport à un câblage individuel et l'installation complète est moins sujette aux pannes. L'entretien et la maintenance de l'installation en cours de fonctionnement sont également nettement plus faciles et plus rentables », explique Timo Schlauch. « Dans des installations aussi complexes, les différents processus doivent être parfaitement coordonnés entre eux, y compris au niveau de la commande. » Les régulateurs électropneumatiques de la série SMC ITV sont montées en amont de l'îlot de valves pour certains processus et régulent par exemple avec précision la force des pinces pneumatiques afin de ne pas endommager les pièces lors de leur prise et de leur transfert. La forme compacte de l'îlot de vannes SY avec sa commande par bus permet un montage décentralisé directement dans les modules de Roboworker ainsi que leur mise en réseau entre eux et avec le système de commande.

Une longue expérience et un partenariat de confiance

Toutes les machines de contrôle livrées par Roboworker depuis 2010 fonctionnent encore aujourd'hui, notamment grâce au package d'automatisation parfaitement adapté de SMC. « Le partenariat de longue date avec SMC nous permet de trouver et d'utiliser toujours les bonnes technologies pour nos machines, en toute sécurité et avec une grande confiance », souligne Toralf Schramm. À l'avenir, les experts en construction mécanique pourraient en outre profiter d'îlots de vannes nouvellement développés et encore plus compacts, qui seraient directement intégrés dans les bras des robots. Tous les composants fonctionnent longtemps et de manière fiable dans les productions du monde entier, et si un remplacement s'avère nécessaire, le réseau de service et d'assistance de SMC l'apporte rapidement où que ce soit. MSM

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