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13/12/2018 - PETER WEBER

LE GANTRY LOADER MERITE UNE SECONDE VIE

La progression rapide du chargement robotique des machines CNC a supplanté le gantry loader classique. Alors que cette solution d’automatisation était populaire au début de ce siècle, le concept d’automatisation semble en disgrâce en 2018 parce que nombreux sont ceux qui pensent que c’est un système rigide, moins flexible qu’un robot à six axes. Un gantry loader est-il effectivement moins adapté à la production low-volume high-mix actuelle?

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Application d’un gantry loader près d’un tour CNC Doosan

UNIQUEMENT POUR GRANDES SERIES?

Le ‘Gantry loader’ est, tout comme le ‘robot’ un concept aux nombreuses acceptions. Ils existent avec deux ou trois axes pilotés, voire quatre à huit axes ou plus. Ils ont un ou deux bras de fixation pour les préhenseurs et peu­vent être engagés pour automatiser une ma­chine ou deux, voire plus. Ces systèmes de chargement peuvent être configurés avec précision pour les adapter de façon optimale au portefeuille de produits fabriqués sur une chaîne. C’est peut-être l’image que de nom­breuses entreprises ont de ces systèmes d’automatisation. Le gantry loader se destine aux grandes séries. Constamment le même pro­duit. L’idée est dépassée car le gantry loader est flexible jusqu’à un certain point.

PLACER DE NOMBREUSES OPTIONS

Ce dernier aspect résulte du fait que le préhenseur d’un gantry loader ne doit plus déposer tous les produits sur un convoyeur à bande ou sur une même palette. Actuellement, des tiroirs à grille sont disponibles, tout comme pour les cellules robotiques standard, ‘empaquetés’ dans des chariots pratiques en vue de leur déplacement aisé. Ceci permet donc également de replacer des séries de produits plus petites après l’usinage. Les développements sur la commande font que la programmation d’une telle disposition ne doit pas être si compliquée. Par ailleurs, les systèmes tampons classiques restent naturellement disponibles, comme un empileur rotatif qui accueille aussi plusieurs séries différentes. Sur certains points, le gantry loader emprunte aux systèmes robotiques, p.ex. la station de renvoi. Son intégration dans un gantry loader permet aussi d’usiner la sixième face du produit sans intervention humaine. Puis les produits sont finis complètement. Dans une telle disposition, il est même relativement facile d’intégrer une unité de démolition ou autre station d’usinage.

gantryLE GANTRY LOADER FACE AU ROBOT

Avantageux

Quels sont les avantages d’un système gantry par rapport à un robot industriel à six axes? Avant tout le plus faible investissement. Cet avantage exige quelques explications. Ce qui doit bien être repris dans l’évaluation, c‘est le poids à soulever, y compris le préhenseur. Plus la pièce et le préhenseur sont lourds, plus le robot devra être lourd. La portée du robot joue aussi un rôle important. Sur ce point, il est important de comparer des pommes à des pommes et pas à des poires. Selon l’application, un gantry loader est souvent une solution nettement moins chère qu’un robot à six axes.

Moins de place

Plus important encore est le fait que le système occupe moins de place qu’un robot. Pour plusieurs raisons. La première est que le gantry loader est bâti au-dessus des machines, dans un espace creux. Si ceci est fait et donc que des opérateurs peuvent circuler sous le préhenseur en mouvement du gantry loader dans une telle cellule, on ne doit pas protéger de grandes zones atteintes par un robot par des barrières immatérielles de sécurité ou des radars. Le fait que le préhenseur de produit d’un gantry loader se déplace par-delà la machine signifie aussi que la machine conserve une accessibilité maximale par l’avant. Une différence essentielle avec un robot en guise de système de chargement. En fonction du type de machine, de produit et de la portée du robot, la machine est moins accessible pour l’opérateur. Un robot qui, par exemple, est fixé en position inverse au plafond ou à une grue supérieure peut limiter l’accessibilité à la machine CNC.

Construction stable

Généralement, un gantry loader peut manipuler des pièces plus lourdes qu’un robot parce que la construction est plus stable. Des poids allant jusqu’à 100 kilogrammes ou plus ne posent aucun problème. Ceci contraste avec la capacité de charge maximale d’un robot à six axes, qui ne peut pas excéder le plus souvent quelques dizaines de kilos. De plus, le poids à soulever et les dimensions augmentent pratiquement simultanément dans le cas d’un robot. Plus grand est le poids du produit, plus grand doit être le robot.

Plusieurs machines CNC

Par ailleurs, un gantry loader peut charger plusieurs machines CNC plus facilement par exemple en juxtaposant les machines parallèles et en laissant le gantry loader charger toutes les machines. Un tel concept permet de faire l’économie d’un robot pour chaque centre d’usinage mais entraîne également une forte diminution de la surface au sol que réclamerait une telle disposition combinée avec un robot près de chaque machine. Toutefois, le plus important est peut-être bien que le gantry loader est nettement plus rapide qu’un robot industriel.

gantry

Le changement de la pièce prend moins de temps avec un gantry loader qu’avec un robot. Cette automatisation est dès lors attractive pour les usinages avec de courts temps de cycle.

UTILISATION FLEXIBLE

En comparaison de l’amenée de barres, le gantry loader offre plus de flexibilité avec une machine CNC ou une machine multitâche. Avec le préhenseur, le gantry peut serrer la pièce dans le mandrin, ce qui limite à un minium absolu le temps de serrage si l’on engage un préhenseur double, qui a le matériau brut dans une mâchoire et le produit fini dans l’autre. La machine CNC doit-elle toujours être prête pour une automatisation complète si l’on choisit le gantry loader? Bien évidemment, l’ouverture et la fermeture des portes de la machine sont un avantage. Ce n’est pas strictement indispensable parce que le bras du gantry loader peut éventuellement ouvrir la porte. A l’heure actuelle, il existe aussi des solutions pour doter une machine un peu plus ancienne de la technologie d’ouverture et de fermeture automatiques des portes. La programmation d’un gantry loader subit le même développement que le logiciel des cellules robotiques. L’interface utilisateur devient de cette façon de plus en plus conviviale, si bien qu’il faut peu de connaissances de programmation supplémentaires pour régler et adapter un tel système de chargement.

APPLICATION CARBONE

L’une des innovations sur les gantry loaders est l’utilisation de matériaux plus légers. L’aluminium d’antan cède par exemple la place aux plastiques renforcés de fibre de carbone. Ceux-ci sont rigides, solides mais pèsent en général 35 pour cent de moins qu’un équivalent en aluminium. Ce faisant, il faut déplacer une moindre masse, ce qui profite à la vitesse de l’unité. En fonction de l’application, la vitesse peut bel et bien augmenter de 50%. Une telle innovation a notamment un sens quand les temps de cycle sur la machine sont très courts et que l’on doit souvent changer de produit.