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.