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Mission :
Jansen AG est une entreprise familiale basée en Suisse qui produit des tubes en acier et en plastique depuis plus de 50 ans. Depuis cette année, le M-900iB/700 est utilisé sur la chaîne d'extrusion modernisée, pour la production de sondes géothermiques. Grâce à son arrivée, les temps de manutention ont été divisés par deux.

Solution :
Afin d'augmenter la capacité et de rationaliser les processus de production, Jansen a automatisé la manutention de faisceaux de tubes terminés grâce à l'installation d'un robot. Le robot place les faisceaux de tubes dans une position qui permet la réalisation manuelle d'un soudage complet. Ensuite, l'opérateur insère les extrémités correspondantes des tubes dans une machine de soudage de plastique à proximité ; un embout de sonde est alors soudé en haut et en bas du tube. Le robot transporte alors le faisceau de tubes vers la station de palettisation où il sera stocké.

Résultat :
Le plus grand robot de Suisse est désormais en production chez Jansen AG. Après un premier contact avec FANUC Suisse, l'intégrateur de systèmes Robofact a été chargé de mettre en place ce système, d'abord dans ROBOGUIDE, puis sur le site de l'entreprise. La modernisation de cette installation a permis à Jansen AG d'augmenter fortement sa production et ses capacités de performance. Cela a permis à Jansen AG de battre un record mondial pour son pays : la Suisse est le pays au monde où l'on installe le plus de sondes géothermiques au kilomètre carré.
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Les robots FANUC pour une manutention de charges plus rapide 

Emballé en rouleaux

Jansen : Un robot de 700 kg assure la manutention des tubes en plastique

Comme le soulignent les rapports disponibles sur le site internet de l'Administration Fédérale Suisse de l'Énergie (SWF), la Suisse est le pays où l'on installe le plus de sondes géothermiques au kilomètre carré. C'est un record mondial peu connu mais pour lequel Jansen AG joue un rôle indéniable. L'entreprise fournit les sondes géothermiques nécessaires.

Pour récupérer de l'énergie géothermique, un système de tubes fermé est enfoncé dans le sol. La saumure contenue dans le système de tube (un mélange d'eau et de liquide antigel) est pompée profondément dans le sous-sol où elle est chauffée et renvoyée dans le flux du retour. Le liquide ainsi réchauffé est surtout utilisé pour des systèmes de chauffage et de refroidissement. Les doubles tubes utilisés dans ce système mesurent 40 mm de diamètre et leur longueur peut facilement atteindre 100 m, 250 m ou plus. Les faisceaux de tubes enroulés peuvent peser jusqu'à 350 kg.

Jansen AG

Cette usine de tubes en acier est dirigée par la famille depuis trois générations. Des tubes en plastiques y sont produits depuis plus de 50 ans. Les profils et les tubes en acier et en plastique sont aujourd'hui le cœur de l'activité du site aujourd'hui, même si le plastique constitue une part bien moindre de la production. Néanmoins, les deux segments continuent à se développer et le concept de qualité est devenu une priorité dans tout le processus de production. Les profils pour le secteur du bâtiment et les tubes pour le secteur automobile sont les débouchés principaux du segment acier.

Les tubes en plastique de Jansen, quant à eux, servent surtout au transport de support, dont une bonne partie comme tubes d'énergie géothermique.  Les matériaux principaux sont le polyéthylène et le polypropylène. La production repose sur trois équipes qui se relaient du lundi matin au samedi matin. 

Une plus grande capacité grâce à l'automatisation

Afin d'augmenter la capacité et de rationaliser les processus de production, la chaîne d'extrusion a été modernisée et la manutention de faisceaux de tubes finis a été automatisée grâce à l'installation d'un robot l'an dernier. Le concept et les premières ébauches ont été mis au point par le chef de projets Manuel Frei et le directeur de l'ingénierie Urs Brülisauer. Dans un second temps, Fanuc Suisse et l'intégrateur de systèmes Robofact sont entrés en jeu pour valider le concept et concrétiser sa mise en œuvre. Jusqu'alors, Jansen AG n'avait jamais intégré de robots dans sa chaîne de production. Brülisauer : « De notre point de vue, il s'agissait d'un projet pilote pour plusieurs raisons. D'un côté, nous avons fait nos premiers pas dans le monde de robotique grâce à ce projet d'avenir. D'un autre côté, les questions d'ergonomie jouent un rôle de plus en plus important quand on planifie l'installation de nouveaux sites. » Il était tout aussi essentiel que la conception de cette production « puisse conserver un avantage compétitif dans un avenir immédiat » explique le directeur de l'ingénierie.
Le robot à forte charge Fanuc M-900iB a une charge utile de 700 kg et une portée de 2 832 mm.

L'objectif de cette automatisation était tout simplement de : « Automatiser des processus simples, gérer des tâches manuelles complexes. » À l'origine, une solution d'automatisation complexe a été étudiée, puis tout est devenu plus évident : « Une automatisation complète aurait été un véritable défi sur le plan technique, et une solution trop coûteuse. » 

Chez Jansen, la manutention des lourds faisceaux de tubes est attribuée à un robot qui permet de diviser par deux le temps nécessaire par rapport à l'utilisation d'une grue d'intérieur.

Le plus grand robot de Suisse

Seuls quelques critères ont défini le choix du robot. La charge utile a été déterminée par rapport à la tâche à effectuer et le rayon d'action approximatif a été déduit de l'implantation de l'atelier. Manuel Frei : « Nous étions aussi à la recherche d'un robot standard pour rester dans le cadre du budget fixé pour ce projet. » C'est avec cet ensemble de critères qu'il a contacté Fanuc Suisse. Michael Schüpbach, Directeur commercial en charge de la robotique, a alors pris contact avec l'intégrateur de systèmes Robofact qui s'est chargé de l'installation du système. La proximité géographique de ces deux entreprises, Jansen et Robofact, distantes d'à peine 40 minutes de route, a rendu la coopération plus facile, en particulier lors des stades de pré-acceptation et d'acceptation finale.

Un robot Fanuc M-900iB ultra-résistant avec une charge utile de 700 kg et une portée de 2 832 mm a été installé à l'usine. Le préhenseur conçu et construit par Robofact a été pensé pour disposer d'une réserve supplémentaire, même avec une charge maximale de 350 kg qui n'est pas centrée. Cette marge est la bienvenue car dans cette usine, en plus des longueurs standards, des produits sur mesure sont également emballés ; la flexibilité est donc importante. 

Le robot s'adapte durant le cycle . Même si le terme « adapter » n'est pas tout à fait exact. Par exemple, si des tubes de 40 mm de diamètre sont enroulés sur différentes longueurs de 50 à 400 m, il suffit de sélectionner un programme adapté sur le panneau de commande très clair du système. Tout le reste est déjà configuré dans le programme. Si d'autres diamètres doivent être manipulés, il suffit de modifier le mode de 40 mm à 32 mm, et le système doit passer de la chaîne d'extrusion à la bobineuse. Durée : entre deux heures et deux heures et demie, dont une grande partie du temps consacrée à la modernisation du système d'extrusion. La bobineuse et l'automatisation créent différents diamètres sans modification.

Un temps de manutention divisé par deux

Sans rouleau porteur, les tubes en plastique qui sortent de la chaîne d'extrusion sont enroulés en double brin puis coupés. Le début de la nouvelle section de tube est dirigé vers le deuxième poste de bobinage. Une fois arrivé au deuxième poste de bobinage, le faisceau de tubes est fixé à l'aide de bandes de maintien, puis il roule du poste de bobinage jusqu'au robot dans une position prédéfinie. Le robot saisit alors le rouleau et le fait pivoter dans une position qui permet le soudage manuel. Dans une machine de soudage à proximité, l'embout de sonde, une pièce en forme de U, est soudé dans l'extrémité descendante et au départ du tube dirigé vers le haut. Pour ce faire, l'opérateur insère les extrémités correspondantes du tube dans la machine de soudage pour plastique. Si rien n'a changé dans le processus de soudage lui-même, l'automatisation robotique a réduit le temps de manutention lors de cette étape de 15 à environ 7 minutes. La manipulation traditionnelle à l'aide d'une grue d'intérieur était bien plus complexe. Une fois l'embout de sonde soudé, l'extrémité du double tube est reconnectée et le robot transporte le faisceau fini jusqu'au poste de palettisation où il est maintenu en place à l'aide d'un film plastique.

Roland Egli, directeur général et propriétaire de Robofact AG, Gossau : « C'est sur le site de Jansen que nous avons installé le premier robot en Suisse doté d'une telle charge utile. »  

"Toutefois, la construction et la planification de l'usine ont beaucoup ressemblé à ce qui se fait pour des sites plus petit. La trace du déplacement complet du robot a été simulé grâce à Roboguide. « L'accessibilité pour les opérations manuelles a été un vrai défi dans la phase de conception », se souvient Egli. Cependant, pour éviter la « déformation à froid » de la grille de protection, les spécialistes en robotique chez Robofact ont beaucoup travaillé sur les questions de sécurité. La zone de travail est protégée par des faisceaux lumineux et un scanner de sol. Une lumière blanche indique aux employés qu'ils peuvent accéder à la zone de travail. « Cette solution adaptée nous permet de mettre à contribution notre personnel de manière beaucoup plus efficace », conclut Brülisauer. « Nous sommes devenus plus rapides et plus efficaces. » La mise en place d'un système double brin a permis d'augmenter fortement les capacités de production. De plus, la cadence de la chaîne d'extrusion a été considérablement accélérée grâce au nouvel équipement. Cependant, la vitesse du robot est limitée à 60 % : les premiers essais à vitesse maximale ont montré que les temps de manutention n'ont que peu d'influence sur les temps de cycle.

L'automatisation totale a également permis une réduction des coûts de personnel. Le potentiel d'économie se trouve principalement dans les longueurs réduites, car c'est là que les opérations manuelles sont les plus fréquentes.

Il faudra trois à quatre ans pour amortir l'investissement. Mais une chose est déjà claire : « En automatisant l'usine tout entière, nous avons fait un progrès immense dans le développement de notre production », se réjouit Manuel Frei. La capacité de production et l'efficacité sont les principaux gagnants. « De bons produits, des équipements efficaces, une bonne qualité et la proximité avec le marché » sont les clés du succès, selon Brülisauer.
Le préhenseur conçu et construit par Robofact a été pensé pour disposer d'une réserve supplémentaire, même si une charge maximale de 350 kg n'est pas centrée.