Plus de puissance, plus de portée : les robots KUKA dans la production de verre

Le constructeur de machines LiSEC, basé en Basse-Autriche, met désormais en œuvre pour la première fois des robots KUKA pour le chargement du lit de trempe.

Les machines pour l’industrie du verre plat sont le terrain de jeu de LiSEC GmbH

La gamme de produits comprend des systèmes de découpe et de tri du verre, des composants individuels et des lignes de production complètes, ainsi que des machines d’usinage des bords de verre et des installations de trempe, en passant par les logiciels correspondants et les prestations de service appropriées. « Avec nos machines, nos clients transforment et affinent par exemple le verre isolant pour les façades en verre, ou le verre pour les rampes d’escalier », explique Bernhard Leitner, Product Manager Logistics chez LiSEC. La petite entreprise de transformation du verre fondée en 1961 par Peter Lisec est devenue en bientôt 60 ans un groupe de construction mécanique actif dans le monde entier et employant actuellement environ 1 250 personnes, dont environ 800 au siège principal de Seitenstetten. Les principaux marchés de l’entreprise sont, outre l’Europe, les États-Unis, la Chine, l’Australie et la Nouvelle-Zélande. Des fabricants de fenêtres renommés, des constructeurs de façades, des transformateurs de verre, etc... Des personnes venues du monde entier figurent dans la liste des clients. « Pour les grands groupes et les PME de l’industrie du verre plat, le degré d’automatisation prend de plus en plus d’importance », ajoute Andreas Mader, Technical Expert & Project Coordinator chez LiSEC. L’entreprise de Basse-Autriche en tient pleinement compte, notamment grâce à la numérisation et à l’intégration continue du logiciel de gestion de la production et de la commande des machines dans un ensemble d’installations de niveau supérieur.

Robots KUKA en action chez LiSEC, (c) Martin Gold

Le savoir-faire correspondant dans l’industrie mécanique pour le verre plat

Pour avoir ces solutions en main, LiSEC développe le logiciel en interne. Leitner : « Nos clients en profitent parce que nous sommes la seule entreprise de l’industrie mécanique pour le verre plat à pouvoir planifier et gérer des projets de grande envergure de manière globale. » Pour cela, le logiciel est la clé, outre la large gamme de produits. La recette du succès est vite cernée : le savoir-faire. Leitner donne un aperçu : « Nous connaissons en profondeur les processus de production internes de l’industrie de transformation du verre, nous en connaissons la planification, le déroulement et aussi les défis de fond en comble. » Il en résulte une vaste compétence en matière d’ingénierie. LiSEC a la chance de pouvoir s’inspirer de ses propres conseils. L’entreprise exploite en effet sa propre entreprise de transformation du verre, Glastech Produktions- und Verfahrenstechnik GmbH. C’est également là que se trouvent les origines de l’entreprise. Et la volonté de toujours construire les meilleures machines pour elle-même est devenue la compétence clé de l’entreprise de Basse-Autriche. L’intense transfert de savoir-faire interne se reflète dans la qualité des machines et des installations, appréciée par les clients du monde entier.

Le robot se démarque par rapport aux installations de convoyage à rouleaux grâce à un plus en termes de flexibilité et de répétabilité, (c) Martin Gold

La répartition de la chaleur détermine le positionnement

Comme nous l’avons mentionné, l’automatisation joue un rôle important chez de nombreux clients de LiSEC. Ce n’était donc qu’une question de temps avant que les robots ne fassent leur entrée dans la fabrication du verre plat, dans l’exemple concret du chargement du lit de trempe. Dans le four de trempe, le verre isolant est chauffé à près de 700 °C, puis refroidi très rapidement au moyen d’un flux d’air. Ce processus, simple à première vue, est en réalité très complexe : en effet, si l’on veut faire fonctionner le four de trempe à haut débit, il faut par exemple tenir compte de l’inertie thermique des rouleaux de transport et des tourbillons d’air qui se produisent pendant le processus. La situation est encore compliquée par le fait que les plaques de verre sont généralement de tailles différentes. Si des erreurs se produisent à ce niveau - c’est-à-dire si la chaleur n’est pas répartie uniformément sur la plaque de verre - de légères ondulations apparaissent à la surface, ce qui diminue durablement la qualité du verre, car elles gêneraient sensiblement l’impression visuelle, par exemple pour une façade en verre. LiSEC répond à ce problème en optimisant le chargement du lit de trempe. Les couches de verre isolant assemblées dans l’ordre correct sont acheminées pièce par pièce vers le lit de trempe dans une position variable déterminée, conformément à un calcul préalable extrêmement sophistiqué du point de vue de la technique logicielle. Celui-ci tient compte dans une large mesure des conditions thermiques dans le four de trempe. Cet exemple illustre bien la valeur que LiSEC accorde au développement de logiciels en interne.

Bien entendu, le chargement du lit de trempe est entièrement monté et testé sous toutes les coutures avant la livraison.(c) Martin Gold

Avance en matière de flexibilité

« À ces défis de taille s’ajoute la personnalisation de l’installation pour chaque client », explique Bernhard Leitner. « Ici aussi, nous proposons une grande flexibilité, et même des chargements et des températures différentes selon la saison. » On comprend vite qu’on aurait aucune chance sur le marché sans une compréhension profonde du processus et un savoir-faire approfondi, notamment en ce qui concerne le paramétrage des logiciels. Tout dépend toutefois du positionnement exact du verre avant son introduction dans le four de trempe. Jusqu’à présent, cette tâche était accomplie au moyen d’installations de convoyage à rouleaux, mais celles-ci avaient des inconvénients : l’espace utilisé était important et la flexibilité réduite, car seules des positions de référence fixes prédéfinies étaient possibles. À présent, LiSEC utilise pour la première fois au monde un robot dans une installation pour un client australien. Les avantages apparaissent rapidement : la flexibilité de positionnement est à présent naturellement énorme, à tel point que les plaques de verre peuvent désormais être introduites dans le four de trempe avec une rotation. « Mais avec des dimensions de plaques de verre de 3,30 m de large, la portée du robot est également décisive », explique Leitner. Avec de telles exigences, l’offre sur le marché de la robotique devient rapidement réduite.

La facilité d’utilisation et le pack de services complet de KUKA conviennent parfaitement aux utilisateurs. (c) Martin Gold

Grande capacité de charge avec grande portée

C’est là que KUKA entre en jeu, car grâce à sa large gamme de produits, le fabricant mondial de robots a trouvé dans son éventail de produits un type qui remplit brillamment cette tâche : le KR 180 R3500 ultra K à six axes marque des points avec une capacité de charge de 180 kg pour une portée de 3,5 m et un faible poids propre. D’ailleurs, si les plaques de verre sont plus lourdes, le robot ne les soulève pas, mais les tire à l’aide des coussins d’air. La vitesse est élevée, ainsi que la productivité : une nette amélioration par rapport aux convoyeurs à rouleaux. À cela s’ajoute une maintenance sensiblement réduite - tout en bénéficiant d’une meilleure accessibilité. « Une autre caractéristique du robot est le faible espace au sol nécessaire », ajoute Alexander Ahrer, Account Manager chez KUKA. Cela s’avère particulièrement utile lors de la modernisation d’une installation, lorsque l’espace disponible est déjà limité.

Le robot à six axes KR 180 R3500 ultra K a une capacité de charge de 180 kg pour une portée de 3,5 m, (c) Martin Gold

Un robot KUKA en action

Dans le cas concret, le robot est positionné sur l’unité linéaire KL 4000 de KUKA qui est également de construction svelte et de surcroît entièrement vissée. M. Ahrer : « Les travaux de soudage lors de l’installation ne sont ainsi plus nécessaires. » Pour ne pas endommager la surface des plaques de verre, celles-ci doivent bien sûr être traitées avec douceur. Ici également : le robot à la préhension sensible est un net progrès par rapport à l’installation de convoyage à rouleaux. De plus, les ventouses à vide sont dotées d’une housse spéciale qui évite les empreintes dans une large mesure. Et il y a un autre grand avantage à l’utilisation des robots : la répétabilité de l’ensemble du processus est augmentée, ce qui permet d’identifier beaucoup plus facilement les erreurs dans le processus.

Nous investissons en permanence pour que l’utilisation de nos robots soit aussi simple et sûre que possible et pour apporter notre assistance aux clients, grâce à notre savoir-faire et nos services d’ingénierie. Cela est particulièrement valable pour l’entrée en matière.

Alexander Ahrer, Account Manager

SAV sous forme de pack complet

« Outre les performances techniques, nous avons été convaincus par la facilité avec laquelle le robot a été programmé et mis en service », souligne Andreas Stöger, responsable de la programmation chez LiSEC, pour expliquer cette bonne décision. « Nous avons en outre pu compter à tout moment sur l’assistance de KUKA. Les prestations de service autour du produit étaient et sont toujours excellentes. » D’ailleurs, un deuxième robot identique décharge le four après le processus de trempe et complète l’installation.