La production de grues à l’heure de la robotisation

Depuis déjà plusieurs années, Potain, la marque de grues mondialement reconnue du groupe Manitowoc, a fait de la robotisation un fer de lance. Durant ces quatre dernières années, l’usine de Moulins s’est notamment équipée de deux cellules robotisées de soudage et de manutention composées de cinq robots Motoman de YASKAWA, qui est un fabricant international en robotique et systèmes de soudage robotisé. L’objectif était le suivant : permettre l’accroissement de la productivité et l’élargissement de la gamme tout en maintenant le plus haut niveau de qualité.

Ce n’est pas souvent que l’on rend visite à un leader mondial de la grue ; qui de plus, est âgé de quatre-vingt-dix ans ! Implantée à quelques kilomètres du centre-ville de Moulins, dans l’Allier, l’imposante usine (l’une des deux unités de production françaises du groupe américain Manitowoc, l’autre étant située à Charlieu, dans la Loire) s’impose comme l’un des principaux employeurs du département.

Deux principaux types de grues à montage par éléments (GME) sont produits ici.   Issues de technologies parfaitement complémentaires répondant à toutes sortes de besoins, sur tous types de chantiers répartis aux quatre coins du globe. « Nous fabriquons depuis l’origine de l’entreprise des ensembles mécano-soudés, énumère Laurent Commeau, ingénieur méthodes chez ­Manitowoc à Moulins. Le premier type de grues que l’on appelle « MD ou MDT », pour manutention-distribution ou manutention-distribution-topless, n’a pas cessé de croître en taille, en poids et en capacité de levage. Le principe de ces grues repose sur une flèche horizontale et une masse venant faire contrepoids à l’arrière, la charge étant distribuée sur le chantier à l’aide d’un chariot se déplaçant sur la flèche ». Les grues à flèches horizontales de la gamme « MDT  », dont la flèche n’est pas soutenue par des tirants, présente l’intérêt d’être simple à monter. Autre type de grues, les grues « MR » de manutention-relevables sur lesquelles c’est toute la flèche qui en se relevant distribue la charge, ce qui permet d’installer la grue en zone urbaine dense. Elles représentent de 10 à 30% du marché selon les régions du globe.

Le site de Moulins produit la totalité des ensembles mécano-soudés : les éléments de la mâture, la flèche, la contre-flèche et toute la partie basse. Des ensembles de plusieurs mètres – voire des dizaines de mètres – sont soudés puis assemblés sur place et nécessitent des moyens de production et d’assemblage hors norme. Les mécanismes viennent de l’usine de Charlieu dans La Loire.

Investir et robotiser pour maintenir son leadership

Être un leader mondial dans le domaine du levage et fournir des grues sur tous les continents, sur des chantiers parfois colossaux d’infrastructures routières, de construction d’immeubles et de barrages, implique un process parfaitement bien rodé, permettant de contrôler les grues pièce par pièce, élément par élément, mais aussi suffisamment efficace pour enchaîner des commandes en constante augmentation actuellement. L’immense usine  – qui a pris place en 1959 dans un bâtiment autrefois dédié à la production de wagonnets – abrite les trois étapes clefs de la fabrication d’une grue : la ligne de flèche, la ligne de mâts et une unité de traitement de surface, laquelle se compose d’une zone de grenaillage des pièces et d’une salle de peinture. À l’issue d’un enchaînement de machines spéciales, de postes de soudage, de centres d’usinage associés à des robots de soudage et de machines de découpe laser, l’assemblage des grues s’opère progressivement selon un process rigoureux.

Les premiers projets robotiques sont nés du besoin d’accroître les capacités de production. Aujourd’hui, le groupe américain n’hésite pas à investir dans le sens de la robotisation ; « Manitowoc a toujours été fermement convaincu que la réussite de l’entreprise passait aussi par la modernisation de l’outil de production ». Illustration faite de cette stratégie avec l’acquisition en l’espace de seulement deux ans de trois cellules robotisées pour le soudage associant des robots de manutention, représentant au total cinq robots Motoman du Japonais YASKAWA.

Atteindre des points de soudage peu accessibles

En effet, en 2015, le site de Moulins intègre une première cellule YASKAWA composée d’un robot de soudage MOTOMAN MH50-20. Ce modèle de robot spécialement conçu avec un bras extra long est capable de souder en hauteur sur des grandes pièces de mâts monoblocs et d’accéder à des zones étendues grâce à son rayon d’action de 3106 mm. Monté à la fois sur un rail horizontal de plusieurs mètres de long et sur un rail vertical, ce robot est capable d’atteindre les points de soudage de pièces dont la rotation est assurée par deux poupées motrices de 10 tonnes chacune pour un maximum de précision. « Avec cette cellule conçue et développée par YASKAWA nous sommes en mesure de travailler sur des éléments de largeur comprise entre 1,6 et 2,45 mètres, de 10 mètres de long et pesant jusqu’à 10 tonnes ! » Les plus larges peuvent atteindre 5 mètres de côté à l’image des ensembles nécessaires au plus puissants modèles de la gamme Potain (MD 2200 et MD 3200).

Ce nouvel équipement robotisé constitue une prouesse technique qui a permis de gagner un temps considérable lors des phases de manutention et de déplacement des pièces. « Et c’est sans compter la disparition de certaines tâches manuelles fastidieuses et pénibles pour les opérateurs, ajoute Laurent Commeau. Surtout, ils n’ont plus à travailler en hauteur pour effectuer les opérations de soudage délicates, ce qui est crucial pour la sécurité de nos soudeurs ».

Le second investissement significatif réalisé avec les solutions YASKAWA, est celui de deux lignes automatisées destinées à gérer en automatique le soudage et la manutention d’éléments de grue. En fonctionnement depuis 2016, ce projet met en œuvre une cellule composée des systèmes et équipements de soudage YASKAWA sur la partie robotique. Destinées au soudage de sous-ensembles, ces deux lignes se composent chacune d’un robot de soudure MOTOMAN MH24 et d’un robot de manutention MOTOMAN MH50, tous deux issus de la série de robot « MH » pour « Master Handling » composée de plus de 20 modèles de robots allant de 3 kg à 900 kg de capacité de charge et de 532 mm à 4683 mm de rayon d’action.

Dans la cellule, le robot de manutention récupère des pièces primaires à l’aide d’aimants pour les soumettre au contrôle qualité optique par caméra. Une fois le contrôle validé, après un travail de relocalisation grâce à la technologie YASKAWA, ce même robot positionne les pièces sur des poteaux pouvant aller jusqu’à 10 mètres de longueur. Le second bras robotique prend le relais pour assurer l’opération de soudage pendant que le premier robot part chercher une autre pièce. « Auparavant, le pointage devait s’effectuer en amont du process. Désormais, cette phase est effectuée en simultanée », souligne Laurent Commeau. Surtout, la fonction de relocalisation est essentielle pour garantir la qualité de chaque soudure. « Intervenant à n’importe quel endroit de la pièce avant le lancement de l’arc de soudage, la relocalisation s’effectue de deux manières : soit en palpant le fil et en rééquilibrant le cordon par rapport à la programmation initiale, soit par relocalisation laser (à l’aide d’un capteur) ; elle nous permet de savoir si la soudure sera parfaitement réalisée ». À titre d’exemple, pour le soudage des cornières de mâts monoblocs, on vient palper le fil sur chaque nœud avant toute opération de soudage.

Une disponibilité et une écoute de tous les instants

Il n’y a pas que la performance des robots Motoman et de l’automate ou encore la précision des opérations de soudage et du positionnement grâce à la fonction de relocalisation de la pièce qui a convaincu Manitowoc de recourir à YASKAWA. « L’écoute de nos besoins et la disponibilité des équipes sur place nous ont beaucoup aidés et rassurés », insiste Laurent Commeau. L’équipe est aujourd’hui suivie par

Emmanuel Marsat, technico-commercial soudage chez YASKAWA pour la région sud-est, avec qui Manitowoc organise la formation de ses équipes à la fois sur les robots et la programmation hors ligne (PHL) proposée par YASKAWA France. « L’intérêt pour nous est de pouvoir former sans pour autant stopper la production ». Un atout considérable lorsqu’on prend conscience des exigences de délais des clients pour qui le démarrage d’un chantier, une fois signé, n’attend pas !

EQUIP’PROD  •  N° 107 février/mars 2019