Tirer le meilleur parti de l'automatisation du cintrage de tubes dans un atelier de fabrication de métaux

Jun 02, 2023

Le groupe fischer se concentre sur des cellules de pliage entièrement automatisées qui comprennent généralement un magasin de tubes avec détection de cordon de soudure, une fonction de lubrification interne séparée, un robot pour charger/décharger la machine et une bande transporteuse ou une goulotte.

L'automatisation, y compris les étapes de pré- et post-cintrage, est devenue l'un des domaines d'investissement les plus importants dans le cintrage de tubes. En fait, les cellules de pliage entièrement automatisées jouent désormais un rôle central dans les opérations de fabrication de toutes tailles.

Prenez le groupe fischer, par exemple. Basé à Achern-Fautenbach, en bordure de la Forêt-Noire allemande, le fabricant et fabricant de tubes en acier inoxydable ERW sert principalement le marché des systèmes d'échappement automobiles, avec de nombreux fournisseurs automobiles de rang 1 parmi ses clients. À ses débuts en 1969, l'entreprise fabriquait principalement des tubes et des composants métalliques. Puis, dans les années 1980, le fondateur Hans Fischer a acheté sa première machine à cintrer à chargement manuel pour des tubes d'un diamètre extérieur maximum de 2,5 pouces lorsque le traitement ultérieur des tubes est devenu de plus en plus important.

Aujourd'hui, les 2 700 employés de fischer traitent environ 420 millions de pieds de tubes par an, soit plus de 176 000 tonnes de matériaux dans une gamme de tailles et de formes. L'entreprise exploite environ 75 cintreuses de tubes Schwarze-Robitec dans le monde entier et s'attaque à un éventail de défis en constante évolution dans l'industrie automobile.

Les voitures ont radicalement changé au cours des 30 dernières années, tout comme leurs composants et sous-ensembles. Des systèmes d'échappement de plus en plus complexes avec des diamètres plus grands ont nécessité des systèmes de coude dans le coude dans des formes plus exigeantes, avec des longueurs intermédiaires courtes et de petits rayons.

Pendant ce temps, l'industrie automobile a explosé. La pression de production a augmenté tout au long de cette période, obligeant les fournisseurs automobiles à accroître constamment leur efficacité.

Depuis le début des années 2000, fischer a ajouté de plus en plus de systèmes de cintrage de tubes entièrement automatisés à son éventail de machines pour répondre à ces exigences. Aujourd'hui, il compte environ 50 cellules automatisées en activité dans le monde. Par rapport aux machines à chargement manuel, ces cellules sont plus productives car une personne peut faire fonctionner plusieurs machines à la fois.

Les cellules comprennent généralement un modèle polyvalent de deux tailles différentes : la CNC 80 E TB MR et la CNC 100 E TB MR entièrement électriques et multi-empilages pour des tubes de diamètres respectifs de 3 et 4 pouces (80 et 100 mm). Ces machines peuvent plier de très petits rayons jusqu'à 1xD. Bien sûr, en ce qui concerne des facteurs tels que l'ovalité et l'amincissement des parois, les détails dépendent toujours d'une combinaison d'exigences et de résultats souhaités. Si, par exemple, l'accent est mis sur de bons résultats en termes d'amincissement des parois, il y aura un compromis en termes d'ovalité.

Ils sont contrôlés par la commande de machine NxG, qui, en combinaison avec la technologie multiniveaux, peut réduire les longueurs intermédiaires entre deux plis jusqu'à 0 pouce. Cela signifie qu'un pli suivant peut être réalisé sur la machine directement après le premier pli, sans aucune écart entre les deux.

Fischer a placé l'automatisation au centre de ses usines du monde entier. Dans deux de ses usines—Waterloo (près de Toronto), Ont., et Manchester, Tenn.—19 des 20 cintreuses de tubes en service sont intégrées dans des cellules de cintrage entièrement automatisées. Thomas Prell, vice-président des affaires du groupe fischer aux États-Unis et au Canada, peut vous dire pourquoi.

"Les fournisseurs automobiles doivent respecter des exigences de tolérance strictes pour les composants, les sous-ensembles et les pièces", a déclaré Prell. "Chaque tube doit être exactement le même que le suivant. L'un des facteurs les plus importants est d'assurer un degré élevé de répétabilité, ainsi qu'un temps de cycle court, car l'industrie se concentre sur l'efficacité et la vitesse."

Depuis sa création, fischer group a régulièrement mis à jour son parc de machines, de cette machine relativement simple des années 1980 aux cellules entièrement automatisées d'aujourd'hui.

De nouvelles exigences de production sont apparues et de tout nouveaux procédés de fabrication sont apparus. Ces processus peuvent impliquer une simple interface avec le robot suivant dans la cellule de pliage, ou ils peuvent également englober de nouvelles fonctionnalités spécialement développées pour le groupe fischer, telles que la lubrification interne des tubes dans le magasin.

"Une partie de ce processus de développement naturel a été le fait que nous nous éloignons de plus en plus des plieuses individuelles vers des cellules de pliage entièrement automatisées", a déclaré Urs Kühni, directeur des ventes chez Schwarze-Robitec.

La configuration typique des cellules de pliage des usines de Waterloo et de Manchester commence par un magasin de tubes avec détection de cordon de soudure. Cela permet de s'assurer que les tubes sont correctement positionnés chaque fois qu'ils sont chargés dans la cintreuse. Ensuite, un film lubrifiant est appliqué à l'intérieur du tube alors qu'il est encore dans le magasin.

Un robot intégré à la cellule introduit ensuite le tube dans la machine et lance le processus de cintrage. Une fois le cintrage terminé, le robot retire le tube et le place sur un tapis roulant ou une goulotte, qui le transporte ensuite hors de la cellule de cintrage et vers l'étape de traitement suivante.

Selon les exigences du marché local, de nombreux processus supplémentaires peuvent être intégrés dans la cellule de pliage en plus du chargement/déchargement. Par exemple, les extrémités des tubes peuvent être élargies, coupées et calibrées après pliage. Les optimisations de processus comme celle-ci servent souvent à réduire davantage les temps de cycle.

Alors que de nouvelles exigences et normes de l'industrie automobile sont appliquées sur tous les marchés desservis par fischer, l'entreprise peut rapidement les déployer dans les usines du monde entier en raison de la nature intégrée des cellules dans ses usines. Schwarze-Robitec peut également accéder à distance à toutes les machines et cellules pour l'analyse des erreurs, la maintenance, les mises à jour et les configurations logicielles supplémentaires.

Le système de contrôle NxG s'est avéré apte à gérer de nouvelles itérations de conceptions et de pièces. Lors de chaque séquence de pliage, même les tâches complexes, il surveille l'interaction entre les axes dans le cadre d'un processus entièrement automatique et coordonne de manière optimale leurs mouvements.

Pendant l'exécution d'un pliage, les axes se préparent simultanément pour l'étape suivante du processus. Selon le composant et la géométrie du tube, le système de contrôle peut améliorer les temps de production de 20 à 40 %.

Alors que l'industrie automobile est traditionnellement connue pour sa production à grande échelle, elle exige également de plus en plus des tailles de lots plus petites, de sorte que les entreprises de cintrage de tubes ont besoin d'une variété d'outils en constante évolution. Pour y répondre, fischer group a intégré un système dans lequel tous les outils sont entièrement compatibles entre eux et peuvent également être utilisés sur toutes ses autres machines CNC 100 et CNC 80.

Cependant, la compatibilité seule n'est pas suffisante pour respecter les délais de rotation requis, car il est également impératif que les machines puissent être remises en état rapidement et de manière répétée. Les travailleurs peuvent facilement ajouter et supprimer des outils sans aucune aide supplémentaire ; cela augmente la répétabilité et la sécurité du processus puisque l'opérateur de la machine n'a plus à configurer la fermeté des barres de tension. Désormais une caractéristique standard des cintreuses de tubes fischer, le système de changement d'outil rapide a été développé à l'origine en tenant compte des exigences de l'entreprise. Il en va de même pour un support spécial de matrice de raclage qui permet aux opérateurs de ramener la matrice de raclage à sa position rapidement et précisément après le changement d'outil.

Grâce au stock intégré de plieuses fischer, le remplacement, la maintenance et le stockage des pièces sont simplifiés. Les sites reçoivent rapidement les pièces dont ils ont besoin, ce qui permet de réduire les temps d'arrêt des machines, et les pièces de rechange sont souvent stockées sur place.