La numérisation de la génération de vide permet une maintenance prédictive des systèmes de manutention robotique

Piab a mis à niveau son produit phare - la série d'éjecteurs à vide piCOMPACT® - pour prendre en charge la fonctionnalité Industrie 4.0. La connectivité entre les appareils en IO-Link, ainsi que l'ajout de capteurs pour collecter de précieuses informations sur les processus et l'analyse effectuée grâce à l'intelligence intégrée rendent la manutention par le vide non seulement plus intelligente mais aussi plus sûre. La maintenance prédictive a été un facteur clé de ce développement car elle augmente la durée de vie des équipements, réduit les temps de maintenance et diminue les coûts.

La maintenance prédictive est généralement définie comme la surveillance des performances et de l'état de l'équipement pendant le fonctionnement. Cela implique qu'il ne suffit plus de fournir un système hautement efficace, fiable et suffisamment petit pour intégrer des éjecteurs à vide. Les éjecteurs à vide alimentent des systèmes de préhension robotiques tels que des ventouses, des pinces en mousse, etc. pour des applications de prélèvement et de placement courantes. Par exemple dans les ateliers de presse automobile , ils représentent l'interconnexion entre l'unité de préhension et le robot et peuvent fournir des informations sur les deux afin d' assurer un bon fonctionnement du système. Lors de la numérisation de leur produit phare vers une version intelligente, l'équipe de R&D de Piab a  mis l'accent sur la prise en charge des exigences de maintenance prédictive pour accroître la compétitivité de leurs clients. L'éjecteur piCOMPACT®23 SMART combine une technologie de pointe pour maintenir les systèmes opérationnels au niveau maximal.

La connectivité permet la communication entre les appareils et le cloud via un IO-Link. Offrant une indépendance vis-à-vis des bus de terrain, IO-Link est un nouveau développement de la technologie de connexion existante, éprouvée pour les capteurs et actionneurs. Il offre un paramétrage automatisé et permet aux opérateurs de régler divers paramètres même pendant le fonctionnement. Un tel degré de vue d'ensemble des processus en temps réel signifie que de nombreux problèmes potentiels peuvent être traités avant qu'ils n'aient un impact réel sur la production. La possibilité de diagnostiquer le système permet d'identifier et de corriger les anomalies plus facilement et plus rapidement. Cela permet une productivité considérablement améliorée. Un des facteurs clés derrière cette capacité de diagnostic est que, contrairement à la technologie conventionnelle, IO-Link offre une fonction de stockage de données. Cela permet aux opérateurs de déterminer rapidement si et pourquoi un appareil ou une opération peut avoir échoué pendant, par exemple, une exécution nocturne. Il permet d'identifier la cause d'une panne; peut-être qu'un appareil défectueux doit être remplacé, ou le coupable pourrait simplement être une connexion électrique incorrecte. De plus, si un nouvel appareil de substitution identique est connecté, les paramètres de l'appareil précédent sont automatiquement transférés, ce quipermet un gain de temps d'installation précieux.

L'analyse des mégadonnées ( Big Data) nécessite le réglages de diverses caractéristiques pour générer les informations pouvant être analysées et utilisées pour l'optimisation du système. Les capteurs permettent de collecter des informations qui seront utilisées pour améliorer la productivité, réduire les temps d'arrêt, tout en facilitant la maintenance prédictive. Cela a conduit à l'ajout de plusieurs capteurs dans le système, mesurant les caractéristiques de fonctionnement direct de l'éjecteur à vide pour une détection rapide des problèmes opérationnels potentiels tels que des fuites. Les utilisateurs peuvent définir des points de déclenchement et lorsque les données s'écartent et/ou dépassent un certain point, cela indique qu'une maintenance sera bientôt nécessaire. Cette option permet la préparation, le changement de quelques pièces seulement et évite les arrêts imprévus de la chaîne de production.

Par conséquent, l'équipe R&D de Piab a décidé d'équiper directement la pompe à vide piCOMPACT®23 SMART de plusieurs capteurs de diagnostic qui prennent en charge la maintenance prédictive mesurant le courant de température, la tension, l'accélération, les cycles et les fonctionnalités d'auto-vérification du système. Des changements dans ceux-ci peuvent indiquer un disfonctionnement ou une defaillance dans la chaîne de production. En d'autres termes, la piCOMPACT®23 SMART aide à surveiller l'ensemble du système d'automatisation et empêche tout problème avec les équipements connectés ou environnants permettant ainsi de mieux comprendre le fonctionnement de l'éjecteur lui-même.

Un capteur affiche la température de fonctionnement en temps réel pour garantir une information rapide en cas de sortie de cette plage. Cette fonction a été intégrée d'une part pour augmenter la durée de vie de l'éjecteur et garantir un fonctionnement optimal de ce dernier, mais aussi pour qu'un signal d'avertissement facile à détecter permette de dicerner des problèmes avec d'autres appareils du système pouvant provoquer une augmentation des températures. Un capteur de tension commande la puissance d'entrée  et détermine l'état de fonctionnement. Une fonctionnalité visant à aider les utilisateurs en leur permettant d'augmenter la durée de vie globale des systèmes en avitant les dommages dus à une faible puissance. 

Pour prédire la maintenance des systèmes de préhension robotiques par le  vide, il est primordial de les garder propres. Notamment lors des applications poussiéreuses où les filtres s'encrassent avec le temps, ce qui entraîne des chutes de pression indésirables qui ralentissent le processus ou émettent de faux signaux. Un moyen efficace de surveiller cela est de garder le contrôle du niveau de chute de pression intégré au système de vide, ou niveau de vide libre (FVL).Si le FVL commence à dériver de son état initial, le nouveau niveau de vide libre (FFVL) du système commence à être obstrué.

Une autre façon de prévoir la maintenance avant qu'apparaisse une fuite dans le système de vide (par exemple une tubulure, des raccords endommagés ou une ventouse abimée), est de suivre le temps d'évacuation jusqu'à un certain niveau de vide. La piCOMPACT®23 SMART fait référence à sa fonction First Time To Hit (FTTH) dans un système de vide entièrement fonctionnel qui mesure le temps d'évacuation le plus rapide à partir du niveau de vide de départ (FFVL) et le plus bas jusqu'à -15 kPa. Lorsque les cycles ultérieurs utilisent plus de temps pour évacuer vers le même niveau de vide (-15 kPa), surveillés et enregistrés en tant que Time To Hit (TTH), le système souffre très probablement de fuites et doit être réparé.

Avec son degré élevé d'automatisation et de manipulation des pièces volumineuses et lourdes, l'industrie automobile se focalise sur la sécurité des opérations lors du fonctionnement des machines ainsi que lors de leur maintenance. Cela a conduit au développement de domaines d'alimentation distincts pour les actionneurs et les capteurs. De tels systèmes permettent l'activation de la puissance du capteur séparément pour la maintenance ou le dépannage dans la cellule du robot tout en laissant les actionneurs déconnectés de l'alimentation électrique. Ainsi les opérateurs ne sont pas mis en danger dans le cas par exemple d'un court-circuit. L'avantage des domaines de puissance séparés est qu'il permettent l'utilisation d'éjecteurs de style compact sans postes de vannes séparés. Les coûts d'installation sont ainsi minimisés - ajouté à cela les solutions de contournement sont généralement coûteuses et les modules supplémentaires pour des éjecteurs compacts ne sont pas forcément nécessaires.

Une deuxième caractéristique de sécurité développée est un bit complémentaire ou PDO (sortie de données de processus), devant être activé pour déclancher le vide ou le soufflage, en plus du signal de vide ou de soufflage ordinaire. Il évite également un vide «trop rapide» sur le signal, créant une situation à risque si le reste du programme n'est pas encore complètement opérationnel et ne communique pas.

Rendant la maintenance prédictive possible, la piCOMPACT® 23 SMART garantit des temps de fonctionnement élevés de la machine non seulement pour le système de vide lui-même, mais pour l'ensemble du système d'automatisation, car il surveille un large éventail de conditions environnementales qui influencent les performances des systèmes.