STIVAL transforme son organisation de travail avec une solution cobotique développée par TD Conception

TD Conception intègre une solution de chanfreinage de pièces métalliques chez STIVAL

Résumé

TD Conception, intégrateur certifié Universal Robots basé en Vendée, a développé une solution de chanfreinage de tôles pour le compte de STIVAL, entreprise française spécialisée dans le travail du métal et la fabrication de pièces de métal de précision.

Intégrée en un temps record sur son site de production de Saint-André-des-Eaux dans les Pays de la Loire, la cellule cobotique fonctionne en quasi autonomie, sans interruption. D’importants gains de productivité ont été observés par STIVAL, tout en améliorant les conditions de travail de ses employés.

Défi

À l’origine du projet, la volonté de STIVAL (Société de Tôlerie Industrielle du Val de Loire) d’améliorer l’efficacité et la productivité d’un poste de chanfreinage de pièces métalliques sur lequel un opérateur dédié effectuait des gestes pénibles et répétitifs tout au long de la journée.

En effet, le poste concerné présentait une importante pénibilité puisque nécessitant la manipulation de pièces lourdes et l’utilisation d’outils dangereux telles qu’une perceuse à colonne pour l’usinage de pièces métalliques. La tâche, particulièrement répétitive, générait en outre des troubles musculosquelettiques (TMS), notamment des douleurs aux bras et poignets en fin de journée.

Le projet d’automatisation portait concrètement sur une opération de chanfreinage de pièces métalliques, destinées à des protections de tablette à écran tactile, en vue de leur pliage par un monteur. Il présentait plusieurs défis notamment en matière d’indexage, de précision et de répétabilité.

Le groupe STIVAL s’est donc orienté vers l’intégrateur certifié d’Universal Robots en région Pays de la Loire TD Conception. Ce dernier a pu apporter tout son savoir-faire d’intégrateur d’applications de robotique collaborative - issu de sa longue expérience en automatisation industrielle - en vue de relever ce défi de taille.

STIVAL

Industrie Tôlerie fine de précision

Pays France

Nombre d'employés 20

Cobot utilisé UR12e

Indicateurs de valeur clés :

Réduction des temps d'arrêt et travail en temps masqué
Gain de productivité : 1,5 personne / jour
Amélioration des conditions de travail

Tâches résolues par les robots collaboratifs :

Chanfreinage de pièces métalliques

Défis d'automatisation résolus :

Intégration en un temps record
Flexibilité de la solution cobotique

Solution

La solution développée par TD Conception, sur base d’un cobot UR12e (anciennement UR10e), devait être capable de suivre l’augmentation significative de volume demandé par la signature d’un contrat avec l’État, tout en étant simple d’utilisation et sécurisée. TD Conception a guidé le groupe STIVAL à travers toutes les étapes du processus, de la conception de l’application à son intégration, accompagnée d’une formation.

À l’origine, un opérateur était dédié à ce poste. Il chargeait la tôle et tenait la perceuse à colonne d’une main afin d’y effectuer les 4 chanfreins. Une opération manuelle éprouvante physiquement qui l’occupait toute la journée.

Un poste de travail automatisé et optimisé

Le poste de travail automatisé est constitué d’un châssis mobile central sur lequel est installé le cobot UR12e. En entrée, le magasin, lui aussi mobile et indexable à celui du cobot, est équipé de capteurs afin de déterminer les bacs contenant les pièces à prélever. L’opération d’empilage/dépilage de tôle est réalisée par le cobot à l’aide de ventouses - via un préhenseur à vide développé et imprimé en 3D par TD Conception.

L’étape suivante consiste à saisir la tôle pour la déposer sur un poste de retaquage pour sa mise en référence. Correctement positionnée, la pièce est ensuite de nouveau prélevée par le cobot avec une pince - fixée sur le préhenseur imprimé en 3D - afin de la positionner sur l’unité de perçage.

Un ultime changement de préhenseur est effectué via le poste de retaquage avant le dépôt de la pièce dans le magasin de sortie. En fin de cycle, un opérateur récupère les bacs remplis à l’aide d’un transpalette pour les emmener au poste de travail suivant consistant au pliage de la tôle.

Une opération en temps masqué et à horaires décalés

L'application a notamment été conçue pour honorer dans les délais la commande importante de 40 000 protections pour tablettes tactiles (soit 160 000 chanfreins à réaliser). Le principal défi était donc de trouver une solution économiquement viable permettant des gains d'efficacité et de productivité. Le cobot pouvant fonctionner sans interruption, son installation permet de travailler en temps masqué et à horaires décalés, et ainsi d'évoluer vers une organisation « 3x8 » avec un cycle de nuit.

Le chanfreinage automatisé apporte ainsi un gain de temps considérable sur l'ensemble de l'opération.

Un cobot autonome pour soulager les opérateurs d'une tâche fastidieuse et répétitive

En effet, le cobot gère seul l'opération, sans intervention humaine. Celle-ci se limite au chargement du magasin d'entrée, qu'il indexe ensuite sur la cellule du cobot avant de lancer le cycle. Directement pilotée par le cobot grâce à son protocole de communication intégré, l'unité de perçage est activée grâce à sa programmation pour réaliser les quatre trous nécessaires. La simplicité de la programmation des robots collaboratifs Universal Robots et de l'application finale est un facteur clé de la réussite de cette intégration. Une journée de formation – dont une demi-journée pour les opérateurs et une autre pour le personnel technique – a suffi aux équipes de STIVAL pour s'approprier l'application cobotique.

Une solution flexible et mobile pour un (re)déploiement facile

TD Conception a spécialement conçu la cellule pour qu'elle soit facilement intégrable, transportable et mobile au sein de l'usine. Le cobot se branchant sur une prise secteur et les connexions s'effectuant via un connecteur Harting, la solution est entièrement « Plug & Play ». De plus, tous les composants (matériels et logiciels) ont été développés et fabriqués en interne, ce qui les rend adaptables et reprogrammables à volonté. La majorité des composants étant montés sur roulettes, la solution, compacte par ailleurs, est très flexible : elle peut être facilement réutilisée sur d'autres postes de travail pour différents types de processus, comme le pliage de tôles, par exemple.

Cette application illustre parfaitement le savoir-faire et les atouts de TD Conception en tant qu’intégrateur certifié d’Universal Robots : réactivité, rapidité et simplicité de déploiement… tout en misant sur les dernières innovations, telles que l’impression 3D, pour concevoir des solutions flexibles au service des entreprises industrielles

Dylan Tenailleau, Gérant de TD Conception

Cette application illustre parfaitement le savoir-faire et les atouts de TD Conception en tant qu’intégrateur certifié d’Universal Robots : réactivité, rapidité et simplicité de déploiement… tout en misant sur les dernières innovations, telles que l’impression 3D, pour concevoir des solutions flexibles au service des entreprises industrielles

Bénéfices

Malgré la complexité de la demande initiale, le développement de la solution a été particulièrement rapide : en deux jours seulement, Pour faciliter la prise de décision, TD Conception a proposé la modélisation 3D de la cellule cobotique. La commande était passée dans la foulée, et moins de trois mois ont ensuite suffi pour aboutir à son intégration dans l’atelier de STIVAL. Le recours à l’impression 3D en interne par TD Conception contribue à diminuer le temps de développement puisqu’elle permet de maîtriser la conception des outils de bout en bout, et de ne pas dépendre des délais d’approvisionnement de fabricants tiers.

N'ayant par la suite nécessité aucune intervention sur site, la solution répond parfaitement aux objectifs initiaux du projet, à savoir un gain de productivité grâce à la diminution des temps d’arrêt et au travail en temps masqué permis par le cobot.

L’opérateur retrouve en outre 80 % de son temps pour des tâches à plus forte valeur ajoutée telles que le contrôle qualité des pièces finies.

La diminution de la pénibilité et de risques de TMS pour les employés est aussi au rendez-vous.

La cellule fonctionnant 24 heures sur 24 et 5 jours sur 7, sa viabilité économique a été rapidement avérée. Prochainement, le cobot sera redéployé sur une tâche de chargement/déchargement de machines de pliage. Une flexibilité qui permet là aussi d’amortir l’investissement initial et ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de l’activité de STIVAL.