Produire des arbres flexibles très efficacement et en toute sécurité

insight 1/2018

Pour sa filiale, l’entreprise Suhner Automation SA à Lupfig a développé et conçu une nouvelle machine de production pour arbres flexibles. Les responsables ont choisi une construction modulaire, ce qui a permis d’accroître la qualité des produits, de réduire la consommation énergétique et d’augmenter le confort de commande.

 

La nouvelle machine de production d’arbres flexibles s’étend sur toute la largeur de la halle de production de la Suhner Transmission AG à Lupfig. Des cellules de machines d’aspect extérieur identique s’alignent. Au début de la machine d’une longueur de 26 m, il y a la bobine avec le fil de base en acier qui est introduit dans l’installation. Des fenêtres dans le capot de protection permettent de voir comment la machine enroule sur plusieurs stations des fils d’acier supplémentaires sur le fil de base à une cadence énorme et en fait un arbre flexible. Lorsque celui-ci a atteint le diamètre souhaité de huit millimètres maximum, il passe au contrôle qualité. À l’extrémité de la machine, l’arbre terminé est enroulé sur une bobine gigantesque. L’expert en systèmes de fabrication industriels Suhner Automation AG a développé cette installation pour sa société sœur qui produit des arbres flexibles, des roues coniques et des moteurs. Les arbres flexibles de Suhner se retrouvent par exemple dans le système d’entraînement de commandes électriques de sièges ou de toits ouvrants, dans la fraiseuse d’un dentiste ou transmettent des couples dans les avions et les trains.   



Une conception résolument modulaire

 

La machine prédécesseur était âgée de plus de 40 ans, d’utilisation complexe et devenait difficile à moderniser. Le client a par conséquent opté pour un remplacement. Marco Hediger, responsable ingénierie système, explique: «Notre objectif pour cette machine était une structure modulaire. Nous avions fait quelques bonnes expériences avec cette approche, mais nous n’avions jamais mis la modularité en œuvre de manière aussi conséquente. Pendant un an et demi, Hediger et son équipe ont développé la nouvelle machine en partant de zéro. Nous avons réalisé une ligne de production configurable à volonté, dont les différents modules sont indépendants et peuvent être testés individuellement. Ils ne sont reliés que par deux lignes: le système de bus et le système de rails de distribution Sivacon assurant l’alimentation en énergie.

 

Une commande de sécurité Simatic S7-1518 F relie les modules dans le programme principal et gère tout via Profinet, de l’éclairage au compteur de mètres en passant par les servoaxes. C’est surtout au stade de la préparation que Suhner gagne du temps, parce que la commande coordonne toutes les fonctions du système. De surcroît, les réglages peuvent être mémorisés, ce qui rend la production reproductible, augmentant ainsi la qualité du produit.



Un environnement de développement ultramoderne

 

Pour la commande aussi, Heger a retenu une structure aussi modulaire que possible et y a intégré l’option de diagnostic à distance. Il l’a programmée avec SCL  dans le TIA Portal V14. «Profinet permet une transmission rapide des signaux entre les modules. Ce n’est qu’ainsi que la modularité de l’installation était possible», affirme Hediger. «Étant donné que la commande surveille tout et détecte les erreurs de manière autonome, l’installation peut également produire pendant une pause ou après le travail.» Des capteurs détectent les déchirures de fil ou la survenance d’autres problèmes. La gestion de tels messages d’erreur et l’intégration des fonctions de sécurité ont constitué un défi. Le logiciel initialement clairement structuré est devenu plus complexe, parce qu’il fallait définir la manière dont la ligne devait être arrêtée pour chaque scénario.



Une solution avec un interlocuteur unique

 

Pour les composants matériels, Suhner a également misé sur la génération de produits la plus récente de Siemens, par exemple avec le Simatic TP1200 Comfort Panel pour la conduite. Non seulement parce que l’entreprise a fait de bonnes expériences et que les composants d’un fournisseur unique interagissent de manière optimale. Hediger a également voulu utiliser les avantages des nouveaux développements: «Siemens est présent sur le marché depuis longtemps, les produits sont homologués dans le monde entier et offrent de nombreuses fonctions et options.» Les ET200SP décentralisés permettent par exemple les vitesses élevées lors de la transmission des signaux.



Une efficacité vécue

 

En matière d’efficacité énergétique, Suhner a également pu obtenir des résultats avec l’installation. «La nouvelle installation consomme environ un tiers d’énergie en moins que la précédente», estime Hediger. Les fonctions Safety Integrated, Safety Limited Speed et le Safety Stop offrent la sécurité nécessaire. Sizer, le logiciel gratuit de Siemens a également contribué à l’efficacité énergétique du système en déterminant l’entraînement optimal à partir du couple, des vitesses de rotation, de la masse et du moment d’inertie. Hediger à ce propos: «Nous avons un entraînement bénéficiant d’une conception optimale et qui ne consomme pas d’énergie inutilement. Notre  devise est «Efficiency Expert» – c’est ce que nous voulons vivre avec nos systèmes.»