Des épingles produites plus efficacement pour les moteurs électriques

Le fabricant de machines de cintrage et de formage Bihler a développé un système innovant pour la production des épingles formant le bobinage des moteurs électriques de nouvelle génération. Ce système présente des temps de cycle particulièrement courts tout en permettant des changements automatisés de variantes d'épingles, ce qui le rend particulièrement efficace pour la production d'épingles en grandes quantités. Bihler s'appuie presque exclusivement sur des solutions de B&R pour l'automatisation de ses machines, Motion Control inclus.

Beaucoup de constructeurs et équipementiers automobiles utilisent les solutions d'Otto Bihler Maschinenfabrik pour assurer une fabrication automatisée, flexible et économe des composants de moteurs électriques. Bihler dispose de plus de 40 ans d'expérience dans le formage de composants de précision comme les "épingles à cheveux". Ces épingles en cuivre sont insérées en grand nombre dans les stators des moteurs électriques. Le bobinage ainsi obtenu accroît la densité de puissance des moteurs et permet la réalisation de systèmes de transmission plus compacts. Bihler a développé son système BM-HP 3000 pour la production en série d'épingles à cheveux chez un équipementier automobile de renom. À terme, ce dernier utilisera huit de ces machines pour produire différentes variantes d'épingles à cheveux. Les modules de fabrication qui composent la ligne doivent être parfaitement coordonnés pour atteindre les temps de cycle qu'exige une production de masse ultra-efficace. "Cela va de l'amenage des tiges de cuivre émaillées au tri des épingles à cheveux en bout de ligne," explique Martin Lehman, Key Account Manager Electromobility chez Bihler.

"La BM-HP 3000 produit de 60 à 120 épingles par minute selon la section des tiges et la longueur des pattes. Par rapport à une machine purement séquentielle, c'est trois fois plus." La rapidité d'exécution des changements de variante d'épingle joue un rôle important dans la productivité de la ligne. Les changements de géométrie pour la tête et de longueur pour les pattes s'effectuent à la volée. La machine s'adapte à la nouvelle variante d'épingle automatiquement et sans impacter la productivité. Les nouvelles données produit sont simplement chargées via le système de contrôle central VariControl de la machine.

La technologie de B&R contribue pour une part importante à la grande flexibilité et aux hautes cadences de la BM-HP 3000. "Nous pouvons actuellement stocker jusqu'à quatorze cames électroniques sur les servovariateurs de B&R et passer facilement d'une came à l'autre par voie logicielle et de manière contrôlée. Les axes CN s'adaptent ainsi aux changements de format d'épingle ou de matériau à la volée, sans recharger des cames," explique Richard Wagner, Head of Control Engineering chez Otto Bihler Maschinenfabrik GmbH & Co. KG.

La possibilité de stocker des cames sur le servovariateur allège la charge du bus pendant le fonctionnement de la machine. "Cet aspect ne doit pas être sous-estimé dans l'évaluation d'une solution d'automatisation," ajoute R. Wagner. "L'utilisation d'un bus au temps de cycle nettement plus court ne débouche pas forcément sur un temps de cycle total plus court. C'est l'efficacité avec laquelle nous utilisons le médium qui compte. Et ici, c'est en combinant POWERLINK avec le stockage des cames sur les servovariateurs que nous atteignons des temps de cycle particulièrement intéressants."

La première BM-HP 3000 utilisée chez l'équipementier automobile est équipée de 70 servovariateurs de B&R. Conçue pour produire jusqu'à dix variantes d'épingle, elle produit actuellement 80 épingles par minute, dans six variantes différentes. Ce haut rendement tient aussi à la conception du processus de fabrication : aucune étape ne ralentit la machine dans son ensemble. Le dénudage, réalisé mécaniquement, est divisé en quatre étapes distinctes qui s'exécutent en parallèle, ce qui le rend bien plus rapide que le dénudage par laser utilisé dans bon nombre de systèmes conventionnels. La BM-HP 3000 a un rendement trois fois supérieur à celui des systèmes conventionnels. En outre, elle offre un grand choix de modules avec asservissement pour les tâches de fabrication, d'assemblage et d'usinage. Il est donc facile de l'adapter à des besoins changeants, même si elle a déjà été livrée et mise en route.

Le fabricant de machines Bihler a développé son contrôleur de machine VariControl avec Automation Runtime de B&R et avec le langage de programmation C++, ce qui lui a permis de modulariser le logiciel de manière conséquente. La programmation et la configuration des applications est ainsi plus rapide et plus simple. "Le fait de pouvoir s'affranchir de tout outil de programmation distinct pour parvenir à ce résultat a été une des principales raisons pour lesquelles nous avons, dès le départ, choisi B&R," se souvient R. Wagner.

Un autre aspect contribue aussi à l'attractivité des technologies de B&R auprès des fabricants de machines comme Bihler : à chaque redémarrage, le système scanne le réseau de la machine et détecte ainsi les composants B&R nouvellement connectés, permettant ainsi l'intégration de ces derniers via le système de contrôle.

"Les possibilités qu'offrent les technologies de B&R créent toujours de nouvelles possibilités de conception ou d'extension de machine, tant pour les utilisateurs que pour nous," souligne R. Wagner. "Prenez le cas des servovariateurs, par exemple. Ils couvrent un spectre de 1,8 A à 200 A. L'offre de B&R s'étend en permanence et dans toutes les directions, ce qui nous permet de réduire le nombre de fournisseurs nécessaire au cours du temps."

Pour sa gamme BM-HP, le fabricant de machines a réalisé la solution d'automatisation en n'utilisant quasiment que des produits de B&R, qu'il s'agisse de la sécurité intégrée, de la communication, des E/S décentralisées, des PC industriels utilisés comme plateforme matérielle pour les applications de contrôle et de visualisation, ou encore des interfaces opérateurs.

Avec la machine de Bihler presqu'entièrement automatisée avec des produits de B&R, les équipementiers automobiles bénéficient d'une solution machine basée sur des procédés éprouvés et aussi suffisamment évolutive et flexible pour produire avec fiabilité et efficacité des épingles de moteur en grandes quantités.