Au moins 60 millions de courses pour les automates compacts de STIWA
21/05/2024
Un « automate compact » est un dispositif mécatronique qui exécute de manière autonome toute une série d'étapes de fabrication successives. « Compact » pour faire référence aux petites dimensions, de l'ordre du millimètre ou du centimètre, des produits à traiter. La conception et la construction de telles installations font partie des activités centrales du fabricant de machines autrichien STIWA. Son système modulaire LTM-CI a été optimisé pour l’assemblage de petites pièces, les micromoteurs linéaires et rotatifs de FAULHABER y exécutent des tâches clé.
La vanne est constituée de quelques composants seulement et n’est longue que de huit millimètres. Elle fait partie d’un système anti-blocage d’un grand équipementier automobile et est utilisée par millions chaque année. Pour pouvoir faire face à de telles quantités, la production doit tourner au rythme de la demi-seconde, et bien sûr de manière entièrement automatique et à une telle vitesse que l’œil humain peine à suivre les différentes étapes de l’assemblage.
Des petites pièces dans une étroite vallée des Alpes
Pour commencer, les pièces détachées sont acheminées depuis des conteneurs de stockage, séparées au moyen d'un vibrateur et positionnées correctement sur un système de convoyage pour la première étape de fabrication. Les composants sont ensuite transportés vers leur station respective, où des pinces sensibles les ramassent et les assemblent ou les traitent d'une autre manière. Observez la machine au travail : vous assisterez à une chorégraphie fascinante qui associe le déplacement fluide des convoyeurs à bande et les mouvements saccadés et rapides des pinces en une danse rythmée et imbriquée.
La machine qui exécute ces mouvements complexes en parfaite synchronisation est un automate compact de la série LTM-CI de STIWA. Il est conçu pour le traitement de produits dont la diagonale ne dépasse pas 30 millimètres. Il est d’ailleurs lui-même le résultat d’une miniaturisation poussée, comme l’explique Roland Schiermayr, chef du département de recherche et de développement de Automation chez STIWA : « Un client de l'ouest de l'Autriche fabrique des amortisseurs pour un célèbre magasin de meubles qui a besoin de millions de ces pièces chaque année. L'entreprise souhaita acquérir une nouvelle machine pour la production. La machine existante mesurait 10 mètres de long : pour la production de petits composants longs de juste quelques centimètres, dans une usine située dans une étroite vallée des Alpes, c'était tout simplement trop. C'est ce qui nous a poussés à tout faire pour exploiter au mieux toutes les possibilités de miniaturisation. »
De cette phase de développement est née la machine compacte en question, ou plus précisément une plateforme automatisée qui, suivant la configuration et l’équipement en place, peut atteindre jusqu’à 3 à 4 mètres. Un système de transport enchaîné de manière rigide en constitue la base, le reste de l'équipement dépend des besoins et des spécifications du client. « Nous pouvons intégrer jusqu'à 22 modules fonctionnels de 90 millimètres de large chacun pour différentes étapes de travail, raconte Christian Mersnik, qui a participé au développement dès le début. Ces fonctions sont notamment le pick-and-place, le soudage au laser avec jusqu'à cinq degrés de liberté, le vissage, l'emmanchement, le marquage, ainsi que les processus de contrôle et de mesure. »
Une densité de puissance unique au monde
L’automate compact est très bien accueilli par les clients. Ce qu’ils apprécient entre autres, ce sont les mouvements doux et réguliers, sans impacts ni vibrations, qui permettent de garantir un processus stable : un client de longue date nous disait que le système marchait « comme une machine à coudre ». Avec le LTM-CI, les temps de cycle ont pu être réduits à à peine une demi-seconde, un net progrès en terme de productivité.
Les entraînements utilisés dans les actionneurs à l’intérieur de la machine contribuent dans une large mesure tant à la douceur du mouvement, qu’à la grande vitesse. Les générations antérieures contenaient des moteurs électriques de tailles très différentes. Pour l’automate compact, les développeurs ont découvert les produits de FAULHABER. Pour le LTM-CI, le moteur linéaire LM 1247 joue un rôle essentiel. Il intervient à une vingtaine d'endroits dans le système, notamment dans des unités d'arrêt - des vannes qui interrompent le flux de matériaux - et dans des pinces. Un point fort des moteurs linéaires de FAULHABER en est la vitesse extrêmement élevée. L’entraînement fournit par ailleurs une poussée conséquente : d’une largeur de tout juste 12,5 mm et d’une hauteur de 19,1 mm, il produit une force continue de 3,6 N. « À pleine puissance, il peut même atteindre 10,7 N, souligne Roland Schiermayr. Aucun autre petit moteur linéaire de cette densité de puissance n’est à ce jour disponible sur le marché dans le monde. »
La longévité qui fait la différence
Les ingénieurs de STIWA font aussi des éloges similaires au sujet du moteur sans balais de la série BX4 2250. Dans les portiques de l’automate compact, le moteur entraîne les unités pivotantes qui déplacent les outils ou les composants vers des positions spécifiques. En sélectionnant un certain entraînement, on a voulu non seulement profiter des atouts typiques des moteurs FAULHABER, mais un accessoire a aussi joué un rôle important, comme l’explique Christian Mersnik : « À cet endroit, nous avons besoin d’un niveau de précision et d'une répétabilité extrêmement élevés. C’est pourquoi il a été déterminant pour nous que FAULHABER puisse livrer ce moteur avec un codeur absolu multitours adapté. Les signaux de ce codeur sont nécessaires pour pouvoir atteindre la grande qualité de la production et répondre à notre critères d’assurance de la qualité. »
Pourtant, pour STIWA, ce sont la longévité et la fiabilité à long terme de tous les composants qui font la véritable différence. En effet, l'entreprise garantit aux acquéreurs de l’automate compact un fonctionnement sans défaut sur pas moins de 60 millions de courses. Toutes les pièces mobiles, y compris bien sûr aussi les moteurs, doivent donc être aptes à atteindre ce nombre impressionnant. « Nous soumettons nos propres pièces, mais aussi les composants que nous achetons de tiers, à des tests d’endurance, ajoute Roland Schiermayr. Nous essayons de les détruire par usure ou en leur imposant des conditions défavorables. Ne sera installé dans les machines que ce qui a résisté aux tests d’endurance. Les moteurs de FAULHABER ont prouvé qu’ils pouvaient faire face à des exigences si extrêmes. Ils nous aident à atteindre nos propres valeurs maximales dans un minimum d'espace et avec des temps de cycle très courts.
