thyssenkrupp automatise le vissage de moteurs en mouvement continu grâce à Universal Robots et Inbolt
Sur son site d’Herrlisheim (Bas-Rhin), thyssenkrupp Automotive Systems France a automatisé une opération de vissage particulièrement complexe sur des moteurs thermiques destinés à un fabricant automobile allemand de renom.
Développée avec l’intégrateur RobotIndus, la solution associe deux robots collaboratifs (cobots) UR30-1300 d’Universal Robots à la technologie de guidage par vision 3D d’Inbolt. Elle permet aux cobots d’intervenir directement sur des moteurs suspendus à un convoyeur aérien, en déplacement continu et soumis à des oscillations, sans interrompre le flux de production.
Jusqu’alors réalisée manuellement, cette opération sollicitait fortement les bras et les épaules des opérateurs. Désormais automatisé, le vissage est réalisé sur six variantes de moteurs différentes, avec un taux de vissages non conformes inférieur à 1 %. À la suite de ce premier déploiement, thyssenkrupp prévoit de faire évoluer l’installation de deux à quatre robots.
Automatiser sans interrompre une ligne en mouvement continu
À Herrlisheim, en Alsace, le site thyssenkrupp assemble des moteurs thermiques pour un grand groupe automobile. Au cœur du dispositif, une ligne de production fonctionne en continu, avec des moteurs suspendus à une chaîne de convoyage aérienne.
Sur l’un des postes, plusieurs opérations de vissage étaient historiquement réalisées manuellement à l’aide d’une visseuse électrique. Cette tâche était particulièrement contraignante sur le plan ergonomique, les opérateurs étant amenés à travailler pendant de longues périodes les bras levés pour intervenir sur les moteurs en déplacement.
« L’enjeu était de robotiser cette station sans arrêter la production, puisque la ligne tournait en continu », précise Gilles Gaeng, responsable technique et production du site thyssenkrupp d’Herrlisheim. « Auparavant, les opérateurs devaient serrer les vis dans une position peu ergonomique : ils avaient les bras levés et les épaules constamment sollicitées, ce qui, à terme, devenait physiquement éprouvant. »
L’automatisation devait également répondre à plusieurs contraintes techniques. Suspendus à la chaîne, les moteurs ne suivent pas une trajectoire parfaitement fixe et peuvent osciller au cours de leur déplacement. Six variantes de moteurs, présentant chacune des points de fixation spécifiques, doivent par ailleurs être traitées sur le même poste.
Pour répondre à ces contraintes, thyssenkrupp s’est tourné vers la robotique collaborative et a opté pour deux robots collaboratifs UR30-1300 d’Universal Robots, adaptés aux opérations de vissage à couple élevé. La solution devait permettre de réaliser le vissage avec précision tout en ajustant la trajectoire des cobots à la position réelle du moteur.
Des cobots guidés en temps réel par la vision 3D
Dans cette configuration, une solution de vision 2D conventionnelle n’aurait pas permis de prendre en compte avec suffisamment de précision les variations de position et de profondeur des moteurs pendant leur déplacement.
Le projet s’appuie sur la technologie de guidage par vision 3D d’Inbolt. Montée sur le bras du cobot, la caméra localise le moteur en six degrés de liberté et suit ses déplacements en continu. Sa position est transmise en temps réel au contrôleur du cobot, qui corrige sa trajectoire pendant l’approche et le vissage. Chaque variante de moteur est programmée à partir de son modèle CAO.
Intégrés par RobotIndus, les UR30-1300 peuvent ainsi s’adapter aux variations de position liées au déplacement et aux oscillations de la pièce, ainsi qu’aux spécificités des six variantes de moteurs, tout en réalisant l’opération de vissage sans interrompre la ligne.
Cette association entre la flexibilité des cobots Universal Robots et le guidage par vision 3D d’Inbolt permet alors d’automatiser une opération de précision sur des pièces dont la position évolue en permanence.
Des conditions de travail améliorées et moins de 1 % de vissages non conformes
Depuis l’intégration des cobots, les opérateurs n’ont plus à effectuer de manière répétitive les opérations de vissage dans des positions contraignantes. L’automatisation supprime de ce fait une tâche particulièrement sollicitante sur le plan ergonomique. L’installation affiche par ailleurs un taux de vissages non conformes inférieur à 1 %, tout en permettant de traiter les six variantes de moteurs sur une même ligne de production.
Ce premier déploiement ouvre désormais de nouvelles perspectives pour l’usine d’Herrlisheim. thyssenkrupp prévoit d’ajouter un troisième robot équipé d’une caméra Inbolt, puis de porter à quatre le nombre de robots déployés sur cette ligne. À terme, l’objectif est d’associer les opérations de vissage à des opérations de contrôle qualité, toujours sans interrompre le déplacement continu des moteurs.
Cette évolution illustre la capacité de la robotique collaborative associée à la vision 3D à s’intégrer dans des environnements industriels complexes, y compris lorsque les procédés existants imposent de fortes contraintes de cadence, de variabilité et de mouvement.
À propos d’Universal Robots
Universal Robots est l’un des principaux fabricants de robots collaboratifs (cobots), utilisés dans un large éventail d’industries. Notre mission est simple : l’automatisation pour tous, partout. Avec plus de 100 000 cobots vendus dans le monde, notre plateforme conviviale est soutenue par le logiciel intuitif PolyScope, des formations récompensées, des services complets et le plus grand écosystème de cobots au monde, ce qui nous permet d’offrir innovation et choix à nos clients.
Avec les robots les plus avancés de leur catégorie et un catalogue croissant d’applications d’IA prêtes à être déployées, les dernières technologies UR sont conçues pour accompagner la révolution de l’IA physique.
Universal Robots fait partie de Teradyne Robotics, une division de Teradyne (NASDAQ:TER), fournisseur de référence en matière d’équipements de test automatique et de technologie robotique avancée.
Pour plus d’informations, veuillez consulter le site : www.universal-robots.com/fr
À propos d’Inbolt
Inbolt donne aux robots industriels la capacité de percevoir leur environnement de production et de s’y adapter en temps réel. Sa plateforme relie la perception 3D au contrôle du robot, les pièces sont localisées à la volée et les trajectoires corrigées en continu, sans gabarits, réglages répétés ni intégration spécifique.
Les programmes sont créés en quelques minutes à partir des fichiers CAO et fonctionnent nativement sur les principales marques de robots, dont Universal Robots. Inbolt est déployé sur plus de 200 robots dans plus de 100 usines sur trois continents, chez des industriels tels que Stellantis, Toyota, Ford, GM, Beko et Renault.
Pour plus d’informations, visitez le site : www.inbolt.com
FAQ – thyssenkrupp automatise le vissage de moteurs avec les cobots Universal Robots et la vision 3D d’Inbolt
2. Pourquoi utiliser des robots collaboratifs UR30-1300 d’Universal Robots pour cette application ?
Les cobots UR30-1300 ont été sélectionnés pour leur capacité à réaliser des opérations de vissage à couple élevé et à s’adapter aux contraintes du poste de production. Associés à la vision 3D d’Inbolt, ils peuvent ajuster leurs trajectoires à la position réelle des moteurs. Cette configuration permet de traiter six variantes de moteurs sur une même ligne de fabrication.
3. Comment fonctionne le guidage robotique par vision 3D d’Inbolt ?
La technologie d’Inbolt utilise une caméra installée sur le bras du robot pour localiser le moteur en six degrés de liberté. Elle suit ses déplacements et transmet sa position en temps réel au contrôleur du cobot, qui corrige automatiquement sa trajectoire. Les programmes sont préparés à partir des modèles CAO des moteurs, permettant d’adapter le vissage aux différentes variantes et aux oscillations des pièces.
4. Quels résultats thyssenkrupp a-t-il obtenus grâce à l’automatisation du vissage ?
L’installation permet d’automatiser le vissage sur six variantes de moteurs, avec un taux de vissages non conformes inférieur à 1 %. Elle supprime également une opération manuelle répétitive qui obligeait les opérateurs à travailler les bras levés, sollicitant fortement leurs épaules. La production peut ainsi se poursuivre sans arrêt du convoyeur pendant les opérations automatisées.
5. Pourquoi la vision industrielle 3D est-elle nécessaire pour automatiser une ligne de production en mouvement ?
Sur la ligne thyssenkrupp, les moteurs suspendus au convoyeur se déplacent continuellement et peuvent osciller. Une solution de vision 2D conventionnelle ne permettrait pas de suivre suffisamment précisément leurs variations de position et de profondeur. La vision 3D permet de localiser les pièces dans l’espace et d’adapter les mouvements du robot en temps réel, ce qui facilite les opérations de précision sur des composants mobiles.
6. Quel rôle joue RobotIndus dans le projet d’automatisation de thyssenkrupp ?
RobotIndus intervient comme intégrateur de la solution robotique déployée à Herrlisheim. L’entreprise associe les cobots UR30-1300 d’Universal Robots à la technologie de guidage par vision 3D d’Inbolt pour répondre aux contraintes de la ligne automobile. Cette intégration permet d’automatiser une opération de vissage complexe tout en conservant le fonctionnement continu du convoyeur.
7. Quelles sont les prochaines étapes du projet de robotique collaborative chez thyssenkrupp ?
Après le déploiement initial de deux cobots, thyssenkrupp prévoit d’ajouter un troisième robot équipé d’une caméra Inbolt, puis de porter l’installation à quatre robots collaboratifs. L’entreprise souhaite également associer les opérations de vissage à des fonctions de contrôle qualité. L’objectif est de poursuivre l’automatisation de la ligne tout en maintenant le déplacement continu des moteurs.
