JTekt automatise le contrôle de qualité avec le centre de mesure Kogame de Mitutoyo

INTEGRATION D’UNE CELLULE DE MESURE PAR UNE PROPRE EQUIPE DE COLLABORATEURS

JTekt automatise le contrôle de qualité avec le centre de mesure Kogame de Mitutoyo

La société Jtekt, située à Strépy-Bracquegnies, fabrique des engrenages et des différentiels pour l'industrie automobile. Afin de pouvoir recueillir et de stocker des données de mesure des pièces terminées, JTekt a décidé d’automatiser le contrôle de qualité à la sortie de l’usine. L’étude et l’intégration de l’automatisation, la robotique et des différents instruments de mesure ont été faites dans la maison par le Service 4.0 de JTekt et Mitutoyo a été approché pour fournir le centre de mesure Kogame, le software SPC MeasurLink et son expertise. Les deux sociétés collaborent depuis de nombreuses années.

Source: Metallerie Belgium, Serge Vandenplas, décembre 2018

De controle- en verpakkingslijn is volledig omgeven door hekken om redenen van ordentelijkheid en  vanwege de verdeling van de palletlocaties

ENJEU ET CONTRAINTES DANS L’INDUSTRIE AUTOMOBILE

Dans l’industrie automobile règne la règle du 0 ppm de défaut dans les pièces du genre fabriqué par JTekt. Ce zéro défaut est primordial, puisque le moindre écart des tolérances est multiplié par le nombre de pièces dont un différentiel est composé. Selon la certification IATF entrée en vigueur cette année, toutes les pièces refusées doivent être rendues inutilisables. Jeter ces pièces à la mitraille est dès lors interdit, il faut vraiment les détruire. P.ex. JTekt produit plu­sieurs systèmes assemblés. Si un de ces assemblages est refusé, ils doivent être découpés à la disqueuse.

Dépistage des dérives

En pratique, les éventuelles dérives dans l’usinage sont facilement repérées pendant cet usinage et peuvent être ajustées, pendant que la production d’une série est en cours. A l’emballage, toutes les pièces sont contrôlées une à une par huit personnes. Les mesures permettent de contrôler le plan des extrémités des pièces, l’aspect optique des fils et des chanfreins. Pour les cannelures intérieures, un contrôle avec un tampon type permet de vérifier que la pièce n’ait pas de jeu. Il y a plusieurs inconvénients à cette façon de travailler. Du point de vue humain, le travail est très répétitif et peu gratifiant. Et du point de vue du suivi de la qualité, les résultats des mesures des pièces ne sont pas enregistrés et centralisés, et donc perdus, alors qu’il serait très intéressant de pouvoir analyser les écarts des paramètres.

PROCESSUS DE PRODUCTION

De controlelijn is standalone, snel, flexibel en compact, en heeft een gecentraliseerde interface

Les pièces sont usinées dans le métal, avant durcissement à chaud, elles sont contrôlées et suivies avec le software MeasurLink. Pendant ce durcissement, un écart de température de quelques pourcents par rapport à la température requise peut entraîner des dérives dans la pièce finie. L’opération de durcissement est compliquée, puisqu’il y a plusieurs paliers de montée de la température, de trempe proprement dite, et de revenu à une température ambiante à respecter pour obtenir des pièces qui conviennent aux exigences que posent les forces mécaniques aux­quelles elles seront soumises. Le nombre de paramètres qui peuvent in­fluencer la qualité et la dimension de la pièce, est donc considérable. Après ce traitement, il n’y a pas retour des résultats de mesure, de traçabilité. Autrement dit, il n’existe pas de lien entre la section avant et après durcissement. Etant donné que les pièces reviennent souvent, il devait être possible d’analyser les différences avant et après traitement afin d’ajuster le traitement thermique à la prochaine production, en fonction des résultats de la production précédente.

EQUIPE 4.0

L’initiative de faire l’étude d’une cellule de mesure automatisée émanait du service 4.0 dirigé par M. Foti (Manager du département Industrial Engineering). “Le service 4.0 est composé de moi-même et de trois collaborateurs qui s’occupent des trois domaines techniques qui se rejoignent dans l’intégration de ce genre de cellules, à savoir: la méthodologie, la robotique et l’automatisation”, dit-il.

Quality Gate

Le projet a été nommé Quality Gate. “Pour cela, notre équipe a constitué une cellule qui pouvait effectuer toutes les mesures déjà faites de façon manuelle.”
Une liste de points importants auxquelles devait répondre la cellule, a été dressée:

  • Standalone, rapide, flexible et compacte;
  • Une interface centralisée;
  • Plusieurs familles de pièces sont à contrôler, donc la cellule devait être facilement et 
    rapidement adaptable;
  • Contrôle effectué sur un grand nombre de pièces, donc impératif de raccourcir le temps de cycle de la mesure;
  • A l’emballage, le cobot devait pouvoir manipuler les pièces pour les déposer dans trois types de packaging. Boites en carton et conteneurs thermoformés;
  • Plusieurs préhenseurs et pinces pour le cobot;
  • Pour la Kogame, le même système de bridage devait être employé pour toutes les familles de pièces;
  • Enfin, intégration de la cellule par Jtekt sur place par l’équipe 4.0.

Afin de faire une étude concrète de la conception de la cellule, JTekt a contacté Sirris. “Tout à fait par hasard, Sirris avait la même configuration de la Kuka et de la Kogame Mitutoyo que nous avions choisie pour cette cellule”, dit Foti. “Les tests se sont avérés positifs et répondaient à nos attentes, et le dispositif a pu être validé très rapidement.”

De meetcel bestaat uit een Kuka-cobot en een Mitutoyo Kogame

DISPOSITION DE LA CELLULE

La cellule de contrôle et d’emballage est complètement entourée de grillages pour des raisons d’ordre et de répartition des emplacements de palettes plutôt que pour des raisons de sécurité. Il s’agissait surtout d’éviter de mélanger des pièces afin de répondre aux exigences de la certification IATF. L’autonomie de la cellule est de huit heures. Deux fois par jour, une personne remplit la bande de transport vers la cellule de contrôle et le bras du cobot qui manipule les pièces vers le Kogame et les instruments de mesure afin de les trier, c.a.d.: les rejeter ou les déposer dans l’emballage. “Ce cobot est muni de plusieurs dispositifs de sécurité”, ajoute Foti. “Deux faisceaux laser détectent une présence humaine qui rentre dans la sphère d’action du bras. Quand un humain est détecté, la vitesse de travail du bras ralentit automatiquement mais le mouvement en cours n’est pas interrompu, le cobot continue donc à travailler. Les pinces sont aussi pourvues de plusieurs sécurités.” Le cobot peut manipuler toutes les familles de pièces avec un poids allant de 100 à 2.000 g et ayant des diamètres différents compris entre 16 et 80 mm et une longueur de 30 à 120 mm.

INSTRUMENTS DE MESURE

Pour la nouvelle cellule, les mêmes contrôles effectués par des humains ont été automatisés. Parmi lesquels:

  • Contrôle visuel des cannelures et des chanfreins extérieurs à l’aide d’un scanner laser. Après scannage un modèle virtuel en 3D et immédiatement construit et contrôlé sur les exigences techniques.
  • Contrôle de jeu des cannelures par tampon type manipulé par le cobot.
  • Contrôle des plans et de la longueur par la Kogame.

La Kogame de Mitutoyo

La Kogame est une machine de mesure tridimensionnelle, compacte, intégrable dans la production et très rapide. Avant chaque nouvel OF (ordre de fabrication), le senseur se dirige vers le point zéro et fait une nouvelle calibration. La pièce à contrôler est déposée par le cobot sur le système de bridage sous la Kogame et est maintenue en place à l’aide d’un vérin. En principe, le bras placera toujours la pièce au même endroit, mais d’éventuels écarts de positionnement sont automatiquement repérés et pris en compte dans la mesure.

Analyse des mesures

Toutes les mesures sont collectées dans le SQL de MeasurLink, comparées et analysées avec les enregistrements de MeasurLink effectués juste après l’usinage et avant le traitement afin d’affiner les programmes de traitement thermique. Le logiciel MeasurLink employé dans la cellule offre de grandes possibilités analytiques, ce qui permet d’identifier d’éventuelles dérives en temps réel. “De cette façon, chaque OF est entièrement suivi, ce qui donne une grande traçabilité.”

Interface de contrôle

Mitutoyo a aussi fourni l’interface de contrôle du système ainsi que le boîtier de connexion pour toutes les machines de mesure. Mitutoyo s’occupe aussi de l’intégration complète de toutes les composantes de la cellule et livre la cellule plug-and-play.

Het Kogame meetcentrum van Mitutoyo

INTEGRATION

Dans la plupart des cas, l’intégration de ce genre de cellules est faite par les fournisseurs des différentes machines, éventuellement en collaboration avec une société spécialisée. Chez Jtekt, l’intégration s’est faite en intérieur par le service 4.0. “Sans vouloir prétendre que nous sommes des spécialistes, nous profitons de l’introduction et de l’intégration d’une nouvelle cellule pour en faire un projet d’apprentissage.

Cela donne l’occasion à notre personnel d’évoluer vers un niveau supérieur dans leur métier. Ça nous permet aussi d’apprendre à maîtriser de nouvelles technologies et de trouver les limites des systèmes proposés ainsi que les limites de notre propre connaissance en la matière. Mais le plus important est probablement que ce genre de formation permet de pouvoir mieux communiquer avec les spécialistes qui construisent ces cellules et qui en font l’intégration. Cela nous permet de sélectionner le meilleur constructeur et d’avoir les connaissances pour parler la même langue. Nous faisons beaucoup d’automatisation, mais pas vraiment de 4.0. Jusqu’à maintenant, mais cette cellule est du vrai 4.0 et nous entendons bien continuer à suivre cette voie.”