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 Alexandre  LAUROZ    GM5  IMS  Master  IS    

MEMOIRE  DE  PROJET  DE  FIN  D’ETUDES  D’INGENIEUR  

OPTIMISATION ET RECONCEPTION D’UN SYSTEME DE FIXATION D’OUTILS SUR UN ROBOT POUR

PRESSE A INJECTER ANALYSE D’UNE MATIERE PLASTIQUE ABS

Du  9  février  au  26  juin  2015                                              

Stage  effectué  chez  ELKO  AS-­‐  GROUPE  SCHNEIDER  Département  méthode  

Bureau  d’étude  Septembre  2015  

   

           

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Remerciements    

Je   remercie   vivement   l’ensemble   du   personnel   des   Départements   Méthode   et  Qualité  de  l’Entreprise  Elko  AS  à  Åmot  (  Norvège  )  qui  m’a  permis  d’effectuer  mon  stage  de  projet  de  fin  d’études  dans  les  meilleures  conditions.    

Je   suis   particulièrement   reconnaissant   envers   Monsieur   Laurent   Guéroux  Directeur   de   l’Entreprise   et   Monsieur   Vegard   Strandbraaten   Chef   du   Département  méthode   pour   m’avoir   accepté   comme   stagiaire.   Leur   accueil   et   leur   aide   m’ont   été  précieux.  Toute   ma   gratitude   va   à   Messieurs   Strandbraaten,   Guéroux   ainsi   qu’à   l’ensemble   de  l’équipe   technique   qui,   par   leur   attention   et   leurs   conseils   largement   prodigués,   ont  facilité  mon  intégration  dans  l’équipe  de  travail.      

                               

 

   

           

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 RESUME  

   Ce   stage   de   projet   de   fin   d’études   (PFE)   s’est   déroulé   sur   le   site   de   ELKO   à   Amot   en  Norvège.  Cette   entreprise   est  dirigée  par  Monsieur  Laurent  Guéroux  et   est   spécialisée  dans   la   conception   et   la   production   de  matériel   électrique   (prises,   interrupteurs   etc.)  Plus  précisément,  j’ai  effectué  ce  stage  au  sein  d’une  équipe  d’ingénieurs  et  techniciens  spécialisés   dans   l’innovation,   la   conception   et   la   maintenance   de   systèmes   robotisés  appliqués  au  moulage  de  pièces  en  plastique.  Ce  projet  de  fin  d’études  s’est  articulé  en  deux  parties  :  Première   partie  :   ce   volet   de   mon   stage   est   basé   sur   une   mission   d’optimisation   du  système   de   fixation   et   de   changement   d’outils   équipant   un   robot   six   axes   assurant   le  démoulage   et   l’empilage   de   pièces   plastiques   sortant   d’une   presse   à   injecter.   J’ai   du  concevoir   un   système   de   fixation   automatique   permettant   de   changer  (monter/démonter)   ces   outils   sur   ce   robot   le   plus   vite   possible   sans   l’intervention  d’opérateur  et  sans  l’utilisation  d’outils  (clés,  pinces…).  J’ai   choisi   de   travailler   sur   un   système   de   fixation   d’outils   par   aimantation   à   l’aide  d’électroaimants   assisté   par   un   programme   d’exploitation   du   robot.   Les   outils   de  préhension  de  pièces  fonctionnant  avec  un  système  équipé  de  ventouses  pneumatiques,  il  m’a  fallu  concevoir  également  une  connexion  de  vide  rapide  et  universelle  pour  tous  les   outils   utilisés.   Cette   étude   avait   pour   but   de   gagner   du   temps   dans   les   phases   de  changement  d’outils  utilisés  dans  la  manipulation  de  pièces  plastiques  moulées.  Deuxième  partie  :   cette  partie  quant  à  elle,  consistait  à   la  recherche  et  à   l’analyse  d’un  nouveau  plastique  ABS  pour  mouler  des  capots  de  prises  électriques.  Plus  précisément  l’entreprise  ELKO  voulait  optimiser  sa  production  en  trouvant  un  plastique  de  moulage  ayant  une  meilleure  disponibilité  chez  un  fournisseur.  Après  avoir  trouvé  ce  plastique  il  m’a   fallu   l’analyser   afin   de  m’assurer   qu’il   convienne   à   l’entreprise   et   qu’il   réponde   à  certains   critères.   J’ai   donc   défini   un   protocole   d’analyse   en   trois   étapes  :   un   test   de  colorimétrie  pour  m’assurer  que  la  teinte  de  la  pièce  moulée  avec  ce  nouveau  plastique  ABS  corresponde  à  celle  d’origine,  suivi  d’un  test  de  tenue  aux  U.V  pour  caractériser  la  décoloration   de   ces   pièces   à   lumière   du   soleil.   Enfin,   j’ai   lancé   et   analysé   un   test   de  rayures   pour   caractériser   la   tenue   de   ces   pièces   face   aux   rayures   provoquées   par   les  aléas  d’un  usage  au  quotidien.  Ce  projet  m’a  alors  permis  de  concevoir  un  système  par   lequel   l’entreprise  ELKO  a  pu  bénéficier  d’un  gain  de  temps  non  négligeable  lors  du  changement  des  outils  au  niveau  d’un  robot  travaillant  sur  la  ligne  de  moulage  ainsi  que  de  mener  l’analyse  d’une  matière  plastique   dans   le   but   de   la   valider   et   de   l’intégrer   dans   le   catalogue   des   matières  premières  de  l’usine,  ce  qui  a  été  fait.  Enfin,  ce  stage  m’a  permis  d’avoir  une  vision  globale  du  métier  d’ingénieur  en  menant  une  étude  de  conception  ainsi  qu’une  analyse  de  comportement  de  matières  plastiques  au   cours   de   leur   vie.   J’ai   pu   aborder   deux   aspects   de   ce  métier  :   l’aspect   technique   et  scientifique.  

   

           

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Institut  National  des  Sciences  Appliquées  de  Strasbourg  

PROJET  DE  FIN  D’ETUDES    Auteur : LAUROZ Alexandre Promotion : 2015

Titre : Optimisation et reconception d’un système de fixation d’outil sur un robot pour presse à injecter. Analyse d’une matière plastique ABS

Soutenance : le 09/09/2015

Structure d’accueil : ELKO-AS Groupe Schneider

Nb de volume(s) : 2 Nb de pages : 84 Nb de références bibliographiques : 4

Résumé : Ce projet de fin d’étude a été effectué chez ELKO en Norvège, entreprise du groupe Schneider et spécialisé dans la conception de matériel électrique. Première partie : basée sur l’optimisation d’un système de fixation et de changement d’outils équipant un robot six axes assurant le démoulage et l’empilage de pièces plastiques sortant d’une presse à injecter. J’ai conçu un système de fixation d’outils par aimantation à l’aide d’électroaimants assisté par un programme d’exploitation du robot. J’ai aussi conçu une connexion de vide rapide et universelle.(gain de temps dans les phases de changement d’outils, passé de 4 minutes à 14 secondes). Deuxième partie : basée sur la recherche et l’analyse d’un nouveau plastique ABS afin d’optimiser la production. Analyse du plastique afin qu’il convienne à l’entreprise. J’ai défini un protocole d’analyse :1) Test de colorimétrie,2) Test de tenue aux U.V, 3) Test et analyse de rayure. Les résultats sont concluants, limite plastique pour une charge normale de1,2N. Mots  clés  :  conception,  analyse,  matériaux,  ABS,  robotique,  aimantation,  tests  de  rayures/U.V/colorimétrie,  pneumatique,  programmation  Traduction  : This project of the end of my study took place at ELKO Schneider Group in Norway, and specialized in the conception of electrical equipment. First part: based on the optimisation on fixation and change system of tools equipping a six axes robot assuring demolding and stacking plastic parts going out of an injection molding machine. I designed an automatic system allowing to change these tools as quickly as possible. I chose a tool fixation system using the magnetization of electromagnets assisted by a robot’s exploitation program and I designed aloso an universal and fast system for the vacum connection. (Saving of time in the phases of change of tools getting from 4 minutes to 14 seconds). Second part: based on the research and the analysis of a new ABS plastic to optimize the production to make sure that it is advisable to the company. So I defined a protocol of analysis: 1) Test of colorimetry, 2) Test of U.V. resistance, 3) Scratch test. The results are decisive, plastic limit for scratch test is at a normal load of 1,2N.  

 

   

           

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SOMMAIRE    

Remerciements……………………………………………………………………………………………………….….2  Résumé……………………………………………………………………………………………………………………...3  Condensé.................................................................................................................................................................4  INRODUCTION……………………………………………………………………………………………….......…….11      1]  ELKO  AS  …………………………..………..………………………………………………………………12    1.1)  Présentation  générale……………….…………………………………………………..12    1.1.1)  L’entreprise  dans  sa  globalité…………...…………………………………………..………………...12  1.1.2)  ELKO  en  quelques  chiffres...…………………..………………………………………….…………….14    1.2)  Structure  globale………………………………………………………………………..…….15    1.2.1)  Ses  principaux  clients………………………………………..……………………..…………………….16  1.2.2)  Partenaires………………………………………………………………………….………………………...16  1.2.3)  Une  entreprise  différente………………………….……………………………………..……………..16    1.3)  L’entreprise  et  la  sécurité……………………………………………....…………..18    1.3.1)  Méthode  de  formation……………………………………………………………..………..…………...18  13.2)  Sa  structure……………………………………………………………………………………….…………...18    2]  CONTENU  DU  STAGE……………………………………………………………………….20    2.1)  Cadre  général………………………………………………………………………….………….20    2.1.1)  Organigramme………………………………………………………………………………….…………...20  2.1.2)  L’équipe………………………………………………………………………………...……………………...20  2.1.3)  Processus  de  production………………………………………………………………………………..21              

   

           

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 2.2)  Analyse  de  mon  travail,  première  partie  :  reconception  d’un  système  de  fixation  d’outil  de  préhension  de  pièces  plastiques  pour  un  robot  six  axes……………………………………………………………………………………………………………………...22    2.2.1)  Démarche  mentale……...……………………………………………………………..….…….................29      

a)  Reformulation  du  problème……………………………………………………………………….29     b)  Recherches  des  causes  des  problèmes…………………………………...…………………...30     c)  Construction  et  choix  des  solutions……………………………………………………………..31     d)  Choix  et  modélisation  des  solutions  technologiques  ……………………………………38     e)  Protocole  de  conception  des  outils…………………………...…………………………………49  

f)  La  prévention  des  risques  durant  un  projet  de  conception………...……………........51      2.2.2)  Montage,  réalisation,  optimisation  et  expérimentations  …………………........................52     a)  Première  solution………………………………………………………………………………………53     b)  Deuxième  solution,  station  intermédiaire  à  géométrie  variable……………………55    2.2.3)  Réalisation  du  dispositif  expérimental  …………………………………………………………….56  2.2.4)  Essais  et  programmation…...............................................................................…………………….58    2.3)  Analyse  de  mon  travail,  deuxième  partie  :  études  et  analyses  de  matières  plastiques  ABS  en  vue  de  moulages....................................................................................................................................................64    2.3.1)  Mission,  recherche  des  matériaux  et  protocole  d’analyse…………………….……………64  2.3.2)  Test  de  colorimétrie…………………………………...……………..………………………………........65  2.3.3)  Test  de  tenue  aux  U.V  …………………………………………….…..……………………….................67                              a)  Protocole  d’analyse  et  méthodologie………...…………………………………………………67                            b)  Résultats  et  leur  analyse  …………………………...……………………………………………….70  2.3.4)  Test  de  rayure  …………………………………………..…………………………………………...............71  

a)  Protocole  d’analyse  et  méthodologie………………………...………………………………...71  b)  Résultats  et  leur  analyse  …………………………...……………………………………………….72    

     

   

           

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 3]  MON  STAGE  DANS  UNE  PERSPECTIVE  DE  FORMATION…………………………………………………………………………………………………78    3.1)  Un  apprentissage  formateur………………………………………...……………78    3.1.1)  Connaissances  acquises………………………………………………..…………………………………78  3.1.2)  Relations  humaines…………………………………………………………………….…………………..79    3.2)  Bénéfices  du  stage  ………………………………………….……………………………….80    3.2.1)  Liens  avec  notre  cursus……………………………………………………………...…………………...80  3.2.2)  Découverte  de  soi…………………………………………………………………………………………...81  

   CONCLUSION………………………………………………………………………………………………………..…83  

 BIBLIOGRAPHIE…………………………………………………………………………………………………..…84  

                                               

   

           

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 TABLE  DES  FIGURES  

 Figure  1  :  site  ELKO  à  Åmot,  Norvège……………………………………………………………………….12  Figure  2  :  localisation  de  l’usine  ELKO………………………………………………………………………12  Figure  3  :  exemple  de  matériel  produit  chez  ELKO…………………………………………………....13  Figure  4  :  zone  de  moulage,  presse  à  injecter  équipée  d’un  robot  assurant  toute  la  manipulation  des  pièces  moulées  de  l’ouverture  du  moule  à  leur  rangement    en  caisses………………………………………………………………………………………………………………..13  Figure  5  :  zone  d’assemblage  et  d’emballage……………………………………………………………..13  Figure  6  :  ELKO  à  travers  le  monde…………………………………………………………………………..14  Figure  7  :organigramme  de  ELKO-­‐AS………………………………………………………………………..15  Figure  8  :  hiérarchie  chez  ELKO………………………………………………………………………………..20  Figure  9  :  processus  de  production……………………………………………………………………………21  Figure  10  :  environnement  du  robot  six  axes…………………………………………………………….22  Figure  11  :  implantation  de  l’installation…………………………………………………………………..23  Figure  12  :  exemple  d’outils  et  pièces  existants………………………………………………………....24  Figure  13  :  méthode  des  5M  pour  la  recherche  des  causes  du  problème……………………..30  Figure14  :diagramme  bête  à  corne…………………………………………………………………………....31  Figure  15  :  diagramme  «  pieuvre»  du  système  de  fixation  /changement  des  outils    du  côté  «  H  »…………………………………………………………………………………………………………….32  Figure  16:  tri  croisé  pour  la  recherche  de  solutions  du  côté  «  H  »……………………………….33  Figure  17:  diagramme  FAST  du  préhenseur  de  prise  de  pièces  dans  le  moule    (  côté  «  H  »)………………………………………………………………………………………………....................34  Figure  18  :  diagramme  pieuvre  du  système  côté  «  S  »………………………………………………...35  Figure  19  :  tri  croisé  appliqué  à  la  conception  du  système  de  fixation  du  côté    «  S  »…….36  Figure  20  :  Diagramme  FAST  du  préhenseur  de  reprise  de  pièces  sur  la  station  intermédiaire  et  de  dépose  dans  les  boites(  côté  «  S  »)……………………………………………....37  Figures  21  :  principe  du  système  de  fixation  d’outil  actuel  à    modifier  (  côté  «  S  »).....................................................................................................................3,  Annexe1  Figures  22  :  principe  du  système  de  fixation  d’outil  actuel  à  modifier    (  côté  «  H  »)…………………………………………………………………………………………….…  3,  Annexe1  Figure  23  :  détail  de  l’aimant  utilisable  pour  la  première  piste  de  solution……..4,  Annexe1  Figure  24  :  détail  du  vérin  pneumatique  rotatif  utilisable  pour  la  première  piste  de  solution………………………………………………………………………………………………………5,  Annexe1  Figures  25  :  détail  du  montage  du  système  de  fixation  utilisant  un  aimant  pour  la  première  piste  de  solution…………………………………………………………………………...6,  Annexe1  Figure  26  :  schéma  du  protocole  de  fonctionnement  du  robot……………………….7,  Annexe1  Figure  27  :  barrette  électromagnétique………………………………………………………...8,  Annexe1  Figure  28  :  détail  de  la  modification  de  la  première  piste  de  solution……………..8,  Annexe1  Figure  29  :  vue  d’ensemble  de  la  deuxième  piste  de  solution…………………………9,  Annexe1  Figure  30  :  principe  de  fixation  par  blocage  du  support  des  outils    (  troisième  piste  de  solution)……………………………………………………………………...  9,  Annexe1    

   

           

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   Figure  31  continuation  de  la  figure  30  :  principe  de  fixation  par  blocage  du  support  des  outils(  troisième  piste  de  solution)………………………………………………………..…..10,  Annexe  1  Figure  32  :  vue  d’ensemble  de  la  variante  de  la  troisième  solution………………10,  Annexe  1  Figure  33  :  vue  d’ensemble  de  la  quatrième  solution…………………………………..11,  Annexe  1  Figure  34  :  détail  du  système  de  fixation  actuel  du  côté  «  S  »……………………………………...38  Figure  35  :  détail  du  système  de  fixation  actuel  du  côté  «  H  »……………………………………..39  Figure  36  :  détail  du  principe  de  fixation  des  outils  du  côté  «  S  »………………………………...40  Figure  37  :  schéma  du  protocole  de  fonctionnement  du  robot……………………………………42  Figure  38  :  exemple  d’ensemble  outil  /plaque  polaire………………………………………………..42  Figures  39  :  détail  du  système  de  transfert  du  vide  du  robot  vers  les  outils  du  côté  «  S  »,  réalisation  du  système  de  fixation  d’outils  du  côté  «  S  »……………………………………………..43  Figure  40  :  deuxième  détail  du  système  de  transfert  du  vide  du  robot  vers  les  outils  du  côté  «  S  »…………………………………………………………………………………………………………………44  Figure  41  :  exemple  du  réseau  de  canaux  internes    de  vide    équipant  un  outil  (vue  en  coupe  dans  l’épaisseur)…………………………………………………………………………………………...45  Figures  42  :  système  de  fixation  existant  du  côté  «  H  »  avant  la  conception  de  mon  système…………………………………………………………………………………………………………………..46  Figure  43  :  détail  du  nouveau  système  de  fixation  d’outils  du  côté  «  H  »  que  j’ai  conçu.47  Figure  44  :exemple  du  réseau  de  canaux  internes    de  vide    équipant  un  outil  côté  «  H)    (  vue  en  coupe  dans  l’épaisseur)……………………………………………………………………………...48  Figures  45  :  exemple  d’outils  produits  ……………………………………………………………………..52  Figures  46  :  pièces  plastiques  utilisées  pour  les  essais………………………………………………52  Figure  47  :  disposition  dans  le  moule  des  pièces  utilisées  pour  les  essais…………………..53  Figures  48  :  protocole  de  réagencement  des  pièces  manipulées………………………………...54  Figure  49  :  station  intermédiaire  à  géométrie  variable  pour  le  réagencement    des  pièces………………………………………………………………………………………………………………..55  Figure  49  continuation  :  station  intermédiaire  à  géométrie  variable  pour  le  réagencement  des  pièces………………………………………………………………………………………….55  Figure  50  :  outils  obtenus  pour  la  préhension  des  pièces  plastique…………………………….56  Figures  51  :  dispositif  d’essais…………………………………………………………………………………..57  Figure  52  :  environnement  du  robot  de  production…………………………………………………...58  Figure  53  :  environnement  du  robot  d’essai……………………………………………………………...58  Figures  54  :  étapes  de  fonctionnement  du  robot  d’essais  …………………………………………..59  Figures  54  continuation  :  étapes  de  fonctionnement  du  robot  d’essais……………………….60  Figure  55  :  télécommande  d’exploitation  du  programme  que  j’ai  mis  au  point……………61  Figure  56  :  essai  de  changement  d’outil  du  côté  «  S  »  et  son  chronométrage……………….62  Figure  57  :  essai  de  changement  d’outil  du  côté  «  H  »  et  son  chronométrage…………………  Figure   58  :   chronométrage   du   changement   d’outils   de   vieille   génération   sur   le   robot  production  par  un  opérateur  …………………………………………………………………………………..63  Figure  59  :  essais  avec  d’autres  types  d’outils…………………………………………………………...63  Figure  60  :sacs  d’ABS  pré-­‐colorés  reçu……………………………………………………………………..64  Figure  61  :  pièce  moulée  avec  cet  ABS  :  mise  en  plan  en  annexe  7  bis………………………...64  Figure  62  :  spectrophotomètre……………………………………………………………………………...…65  

   

           

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     Figure  63  :  résultats  obtenus………………………………………………………………………………….…66  Figure  64  :  machine  de  test  de  tenue  aux  U.V……………………………………………………………..67  Figure  65  :  représentation  en  trois  dimensions  du  système  CIElab…………………………......69  Figure  66  :  tracé  de  Δb  en  fonction  du  temps  d’exposition  en  heures…………………....….....70  Figure  67  :  tracé  de  ΔE  en  fonction  du  temps  d’exposition  en  heures…………………………..71  Figure  68  :  topographie  des  différentes  rayures  observée  par  microscopie  interférométrique  confocal  ………………………………………………………………………………….…..  72                                                                                                                                                                                                                Figures  68  continuation  :  topographie  des  différentes  rayures  observée  par  microscopie  interférométrique  confocal……………………………………………………………………………….....…  ..73                                                                                                                                                                                                                    Figure  68  continuation  :  topographie  des  différentes  rayures  observée  par  microscopie  interférométrique  confocal……………………………………………………………………………………….74                                                                                                                                                                                                                        Figure  69  :  relevé  des  largeurs  de  chaque  sillon  de  rayures  ainsi  que  des  forces  normales  et  tangentielles  pour  chaque  rayures………………………………………………………………………...74                                                                                                                                            Figure  70  :  tracé  de  la  force  normale  appliquée  pour  chaque  rayure  …………………………..75                                              Figure  71  :  tracé  de  la  force  tangentielle    relevée  pour  chaque  rayure  ainsi  que  de  sa  dispersion  ……………………………………………………………………………………………………………….75                                                                                                                                                                                                                                                                                    Figure  72  :  tracé  du  coefficient  de  frottement  apparent  pour  chaque  rayure  ………………75                Figure  73  :  tracé  des  valeurs  de  largeur  des  sillons  résiduels  en  fonction  de  la  force  normale  appliquée  pendant  les  essais  de  rayure  effectué  sur  l’échantillon  d’ABS.  Un  fit  exponentiel  a  été  réalisé  ,  ce  qui  permet  d’identifier  le  domaine  plastique.  Ce  domaine  correspond  aux  ponts  sur  la  courbe  qui  vérifient  la  loi  f(x)=a*x^(1/2)  conformément          au  modèle  proposé  par  Lafaye  et  al  en  2008  ……….....…………………………………………...……..77  

 

   

   

           

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 INTRODUCTION  

 Le  stage  de  20  semaines  que  j’ai  suivi  à  l’issue  de  ma  troisième  année  d’études  à  

l’INSA  de  Strasbourg  est  mon  projet  de  fin  d’étude.  Effectué  chez  Elko  AS  sur  le  site  de  Åmot   en   Norvège,   il   m’a   permis   dans   un   premier   temps   d’approfondir     mes  connaissances  dans  le  domaine  du  fonctionnement  d’une  entreprise  et  par  la  suite  d’en  tirer   une   analyse   globale   me   permettant   de   découvrir   les   méthodes   utilisées   en  entreprise  afin  d’appréhender  au  mieux  un  problème  industriel.         De   plus,   j’ai   pu   établir   une   méthodologie   d’analyses   et   de   résolutions   des  problèmes  industriels  en  tentant  de  résoudre  celui  qui  m’a  été  confié    et  en    effectuant  une  analyse  rapprochée  des  exemples  qui  m’ont  été  présentés.    

Par  la  suite,  j’ai    du  exposer  un  choix  raisonné  de  solutions  avant  qu’elles  soient  validées  et  que  je  puisse  les  mettre  en  œuvre.  Cette  dernière  phase  se  présente  comme  une   étape   nouvelle   dans   mon   apprentissage   illustré   par   les   stages   au   cours   de   ma  formation  d’ingénieur.    

Enfin,   l’évocation   des   connaissances   acquises   sur   le   plan   technique   autant  qu’humain  m’a  conduit  à  mettre  en  parallèle  le  travail  de  ce  stage  et  mon  cursus  scolaire  et  à  saisir   l’intérêt  et   les  bénéfices  apportés  par  un  stage  effectué  dans  une  entreprise  remarquable   dans   ses   objectifs   comme   dans   son   fonctionnement.   Ce   stage   a   été  l’occasion  d’appliquer  l’ensemble  des  notions  que  j’ai  pu  apprendre  lors  de  mon  cursus  à  l’INSA   de     Strasbourg   afin   d’effectuer   une   sorte     d’essai   de   notre   futur   métier  d’ingénieur.  

     

               

       

   

           

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 1]  ELKO  AS    1.1)  Présentation  générale    1.1.1)  L’entreprise  dans  sa  globalité    Ce  stage  se  déroule  au  sein  de  l’entreprise  ELKO  AS-­‐Groupe  Schneider,  spécialisée  dans  la  fabrication  de  matériels  électriques  tel  que  les  prises  électriques,  les  contacteurs,  les  disjoncteurs,  les  interrupteurs  ainsi  que  certain  systèmes  de  domotique.                          ELKO   est   à   l’heure   actuelle   le   leader   en     Scandinavie   du   marché   des   dispositifs  électriques  industriels  ou  domestiques.  Plus  précisément  cette  entreprise  s’est  imposée  comme  une  des  plus  importantes  et  des  plus  influentes  dans  ce  domaine  d’activité.    Cette  société,  employant  96  personnes,  se  situe  à  Åmot,  une  petite  ville  à  70  km  au  sud  ouest  d’Oslo.    

     

               

Figure  1  :  site  ELKO  à  Åmot,  Norvège  

Figure  2  :  localisation  de  l’usine  ELKO  

   

           

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 Le  siège  social  de  cette  entreprise  se  trouve  à  Oslo.  La  société  ELKO    s’est  spécialisée  au  cours  du  temps  dans  de  nombreux  domaines  :  elle  propose   une   gamme   complète   d’équipements   pour   les   installations   électriques  industrielles  ou  domestiques.  Cette  gamme  comporte  deux  sous-­‐games  :  Elko  RS  et  Elko  Plus.   La   dernière   correspondant   à   une   gamme   premium   offrant   des   produits   plus  perfectionnés  confectionnés  dans  des  matériaux  plus  nobles.  

 

 

 

 

 

 

 

Toutes   les   pièces   composant   les   prises,   disjoncteurs,   interrupteurs   et   boitiers  électriques  sont  conçus  puis  moulés  dans  différentes  matières  plastiques  sur   le  site  de  Amot.   Pour   ce   qui   est   des   composants  métalliques   comme   les   contacts   électriques   ou  comme   les   capots  de   certaines  prises  électriques,   leur   fabrication  est   assurée  dans  un  autre  site  en  Norvège.  Cependant  leur  assemblage  se  fait  toujours  sur  le  site  de  Amot.  

Toutes  les  pièces  moulées  sortent  d’une  zone  de  moulage  équipée  de  plusieurs  presses  à  injecter   (   dont   l’approvisionnement   et   la  manipulation   des   pièces   qui   en   sortent   sont  totalement   automatisés)   et   sont   alors   acheminées   vers   une   zone   d’assemblage   et  d’emballage.  Ces  dernières  tâches  sont  majoritairement  automatisées.  

 

 

 

 

 

 

 

Figure  4  :  zone  de  moulage,  presse  à  injecter  équipée  d’un  robot  assurant  toute  la  manipulation  des  pièces  moulées  de  l’ouverture  du  moule  à  leur  rangement  en  caisses.  

Figure  5  :  zone  d’assemblage  et  d’emballage  

Figure  3  :  exemple  de  matériel  produit  chez  ELKO  

   

           

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Les   études   et   expérimentations   visant   à   mettre   en   oeuvre   certaines   machines   et  systèmes  équipant   l’usine  sont   faites  par   les  soins  de   l’entreprise  afin  de   leur  garantir  une   certaine   autonomie   et   ainsi   leur  permettre  d’optimiser   leur   réactivité   en   fonction  des  demandes  et  des  imprévus.  

1.1.2)  ELKO  en  quelques  chiffres      

 

       

• 1945 – ELKO AS est fondée à Oslo en Novège • 1970 – Une usine est établie à Åmot en Norvège • 1999 - ELKO devient une filiale de Schneider Electric • Etendue des départements

• Montage: 7200 m² • Distribution : 3645 m²

• Nombre d’employés: 96 • Working hours

• 1 - 2 changements pour l’assemblage • 2 + 1 changements dans le département de moulage

• Certifications • ISO 9001, ISO 14001 & OHSAS 18001

• Ventes 2014: • 340 MNOK (39 MEUR)

• Volumes  2014  •  Pièces  en  plastique:  56.3  millions  de  pièces  •  Pièces  matricées:  60.2  millions  de  pièces  •  Intérupteurs:  2.4  millions  pièces  •  Export:  7.1  millions  de  pièces  •  Boitiers:  0.5  million  de  pièces  •  Domotique,  télécommandes  :  0.4  million  de  pièces  

 

Figure  6  :  ELKO  à  travers  le  monde  

   

           

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 1.2)  Structure  globale    L’entreprise  ELKO  est  organisé  en  neuf  pôles  :         •  bureau  d’études  mécaniques  :  conception  de  certaines    machines  de  production       •réalisation  :  assemblage  des  machine  dans  l’atelier    

•automatisme  :   conception   des   programmes   d’automates   ainsi   que   des   schéma  de  câblage    •qualité  :  assurer  le  bon  fonctionnement  des  robots  après  le  montage  et  contrôle  de  la  qualité  des  produits  réalisés  dans  l’usine    •assistance  clientèle  :  interventions  chez  les  clients    •commercial  :  recherche  de  contracts  chez  les  clients    •achats  :  négociations  et  achats  de  matériel    •comptabilité  :  gestion  des  comptes  sociétaires    

                                       Figure  7  :organigramme  de  ELKO-­‐AS  

   

           

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   1.2.1)  Ses  principaux  clients    Les  principaux  clients  de  l’entreprise  ELKO  sont  l’ensemble  des  magasins  détaillants  de  produits   électriques   pour   les   constructions   et   des   grossistes   de   dispositifs   électriques  ainsi   que   de   domotique   en   scandinavie.   En   effet,   ELKO-­‐AS   se   place   actuellement   en  leader  de  la  production  et  du  commerce  de  matériel  électrique  en  Norvège,  en  Suède  et  au  Danemark.      1.2.2)  Partenaires    L’entreprise  ELKO  ne  possède  pas  de  partenaires  permanents  mais  crée  des  partenariats  au   «  coup  par   coup  »   lorsqu’elle   a   besoin  de   compétences  particulières  dans   certaines  affaires  qu’elle  traite  avec  ses  clients.  Par  exemple,  une  entreprise  de  fonderie  d’or,  de  la  région  de  Amot  à  été  un  de  ses  partenaires  dans  la  confection  de  prises  et  interrupteurs  électriques  revêtus  d’or  pour  la  rénovation  du  palais  royal  d’Oslo.    1.2.3)  Une  entreprise  différente    L’entreprise  ELKO  comporte  deux  pôles  distincts  :  -­‐la   production,   département   dans   lequel   la   réalisation   l’emballage   et   l’expédition   des  produits  moulés  et  montés  dans  l’usine  est  assurée.  Ce  département  fonctionne  avec  des  technologies  issues  du  département  étude/méthode.    -­‐le   département   étude/   méthode   met   au   point,   perfectionne   et   entretient   en  permanence   les   systèmes   technologiques   et   robotiques   assurant   la   production   et   la  manipulation  des  produits.  C’est  dans  ce  département  que  j’ai  travaillé.    Son  processus  de  production  relève  de   la  méthode  Kanban  mais   le  département  étude  méthode  relève  d’une  toute  autre  méthode  :  Dans   le   cas   d’une   nécessité   interne   d’un   lancement   d’étude   afin   de   confectionner   une  nouvelle  installation  pour  équiper  la  zone  de  production  le  processus  est  le  même  que  si  un   client   demande   une   étude   afin   de   produire   une   pièce   spéciale   dont   le  moule   et   le  système  de  préhension  ne  serait  pas  directement  disponible  chez  ELKO  :  Un   client   ou   le   directeur   de   l’entreprise   (assisté   d’une   commission   d’études)   propose  une  étude  transmise  au  chef  du  bureau  d’étude.  Celui-­‐  ci  confie     le   travail  aux  services  concernés.   Les   membres   du   bureau   d’étude   en   étudient   la   réalisation   avec   des  ingénieurs  et  des  techniciens  spécialisés.  Ensuite,   une   étude   d’avant   projet   est   lancée   afin   de   proposer   dans   un   premier   temps  plusieurs  solutions  au  client.  Un  devis  ainsi  qu’un  délai  de  réalisation  peuvent  alors  être  évalués.  

   

   

           

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 Une   fois   le   projet   accepté,   un   chargé   d’affaire   est   nommé   pour   le   suivi   de   son  déroulement   jusqu’à   la   livraison   chez   le   client.   Il   va   alors,   en   concertation   avec   les  différents   services   et   le   client,   déterminer   un   cahier   des   charges,   lancer   une   étude   et  après  certaines  modifications,  lancer  la  production.  Ensuite,  le  service  achat  va  commander  le  matériel  nécessaire  et  les  éléments  standards  sont  commandés   ,   les  systèmes  spéciaux  sont   fabriqués  sur   le  site  puis   l’ensemble  des  installations  est  monté  dans  l’atelier.  Après  certains  réglages  et  certaines  modifications,  l’installation   est   expédiée   chez   le   client.   Elle   sera   accompagnée   par   une   équipe   de  monteurs.  

 �   Le   service  des   ressources  humaines   embauche  des  personnes,   sur   le   site   internet  d’  ELKO  ainsi  que  sur  des  sites  d’offres  d’emplois  en   fonction  des  besoins  de   l’entreprise  sur   un   projet   défini   qui   peut   ensuite   évoluer   vers   d’autres   projets   différents.   Les  employés  sont  aussi  recrutés  de  manière  «  globale  »  c’est  à  dire  dans  le  but  de  s’adapter  à  différents  projets.  Une   gestion   prévisionnelle   des   ressources   humaines   est   mise   en   place  :   il   existe   une  gestion   prévisionnelle   des   départs   en   retraite,   des   plans   de   formation   annuels   sont  programmés  pour  les  employés.  De  plus,  des  projets  individuels  sont  mis  en  place  lors  des  entretiens.    La  clarté  des   fonctions  de  chaque  poste  est  garantie  par   la  création  de   fiches  de  poste  pour  chaque  nouveau  contrat.    Pour  finir,  le  management  de  l’entreprise  est  basé  sur  le  système  de  projets  d’entreprise.    �  Le  système  de  QSE  s’applique  à  la  hiérarchie  autant  qu’aux  installations.  (Des  règles  de  qualité   sont   établies   par   la   direction   qui   sont   donc   certifiées   ISO,   puis   elles   sont  imposées  aux  différents  services.  

                                 

   

           

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 1.3)  L’entreprise  et  la  sécurité    1.3.1)  Méthode  de  formation  

 Il   faut  savoir   tout  d’abord  qu’il  n’y  a  que  peu  de  risques  professionnels  car   la  majorité  des  postes  sont  en  bureaux  et  peu  de  machines  sont  utilisées.  Il  y  a  essentiellement  du  montage.   Chez   ELKO,   il   n’y   a   pas   de   CHS,   le   rôle   est   rempli   par   la   Direction   de  Production.  Des   actions   de   sensibilisation   sont   prévues   la   plupart   du   temps   pour   les   personnes  travaillant   en   atelier   effectuant   des   tâches   de   manutention   de   charges   lourdes   ou  d’autres  tâches  à  risque.  

 Ainsi,  dans  ce  cas,  la  formation  pour  la  sécurité  se  fait  de  la  manière  suivante  :  

 • Les   formations   (sensibilisations)   obligatoires   suivies   par   chaque   nouvel  

arrivant   et   les   formations   supplémentaires   d’approfondissement   et   de  formation  aux  premiers  soins  dans  les  différents  laboratoires.    

• Une  organisation  spécifique  au  sein  de  l’entreprise  afin  de  s’assurer  de  la  sécurité  des  installations  et  de  prévenir  les  accidents.  

Ainsi  la  sensibilisation  à  la  sécurité  se  fait  grâce  à  de  fréquentes  formations  mais  aussi  à  travers    un  système  d’affichage  dans  chaque  couloir  permettant  d’informer  le  personnel  le  plus  directement  possible.    1.3.2)  Structure    Pour   les   personnes   embauchées   chez   ELKO,   un   parcours   sécurité   est   planifié   de   telle  sorte  que  la  formation  de  chacun  est  une  base  solide.  Toutes  les  personnes  arrivant  sur  le   site   sont   sensibilisées   à   la   sécurité   par   une   formation   ayant   pour   but   de   leur   faire  prendre  conscience  des  risques  encourus.    A   cela   s’ajoute   un   accueil   sécurité   dans   l’installation   où   la   personne   travaille.   Cela  constitue  une  formation  générale.    Puis,   selon   le   poste,   chaque   personne   suit   une   formation   spécifique   complémentaire  souvent  encadrée  par  les  employés  les  plus  anciens.            Mais  aussi  des  étapes  à  respecter  ont  été  prévues  dans  la  sécurisation  des  installations        et  incluses  dans  la  sensibilisation  à  la  sécurité  :  

• Suppression  du  risque  si  possible  • Utilisation  de  moyens  de  protection  collectifs  • Utilisation  des  moyens  de  protection  individuels  

   

           

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 En   plus   de   tout   cela,   des   protocoles   d’évacuation   sont   mis   en   place   ainsi   que   des  formations   de   sensibilisation   aux   pictogrammes   et   aux   attitudes   à   adopter   en   cas  d’accident.      Pour  finir,  deux  personnes  volontaires  reçoivent  une  formation  de  secourisme,    renouvelée  tous  les  ans,  afin  de  garantir  un  secours  rapide  sur  le  site.  

                                                                 

   

   

           

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 2]  CONTENU  DU  STAGE    2.1)  Cadre  général    2.1.1)  Organigramme  

   L’organigramme  d’ELKO  suit    une  représentation  classique  où  les    membres  du  bureau  d’étude   ont   le   titre   de   technicien   ou   d’ingénieur.   Les   membres   des   services  commerciaux/service  après  vente  sont  techniciens  ou  cadres.  

   Figure  8  :  hiérarchie  chez  ELKO                      

2.1.2)  L’équipe    Mon   stage   PFE   s’est   déroulé   au   sein   du   bureau   d’étude   d’ELKO  Norvège.  Mon   travail  était  d’aider  l’équipe  d’ingénieurs.  J’ai  du  trouver  des  solutions  théoriques  et  techniques  aux  problèmes  qui  m’ont  été  posés  par   l’équipe  ayant  dégagé  une  nouvelle  problématique  à   traiter  :   réduire   les   temps  de  changement  des  outils  sur  un  robot  six  axes  et  tester  et  analyser  un  nouveau  plastique  ABS.  

 L’aspect   fonctionnel  de  mon  poste  se   trouvait  au  cœur  de   la  chaine  de  développement  d’une   étude,   au   niveau   de   la   conception   de   solutions   techniques   en   vue   de   leur  réalisation  qui  constituera  la  naissance  d’un  prototype.  De  plus,  mon  travail  m’a  permis  de  me  familiariser  avec  la  recherche  des  comportements  des  matériaux,  par  le  biais  de  la  caractérisation   et   l’analyse   d’ABS   appuyée   sur   des   tests   d’UV   et   de   rayures   ce   qui   à  apporté  un  côté  purement   théorique  à  mon  stage.  Avec  ces  deux  aspects,   technique  et  théorique,  j’ai  pu  alors  avoir  une  approche  relativement  complète  du  travail  d’ingénieur.  Les  relations  tissées  lors  de  cette  deuxième  expérience  professionnelle  dans  mon  cursus  à  l’INSA  de  Strasbourg  m’ont  rappelé  celles  qui  existent  entre  un  enseignant  et  son  élève.  

   

           

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   2.1.3)  Processus  de  production    Mon   poste   se   situait   au   niveau   de   la   conception   de   systèmes   et   les   recherches   de  solutions   techniques   à   des   problèmes   industriels   étudiés   par   des   ingénieurs.   La  direction  de   l’entreprise  ainsi  qu’une   commission  d’études   (   composée  de   techniciens,  experts,   ingénieurs   )   émet   un   projet   d’étude,   après   examen,   elle   l’envoie   au   bureau  d’étude   où   je   travaillais   pour   développer   un   processus   de   recherche   de   solutions  pouvant  satisfaire  cette  demande.  Une  fois  la  solution  technique  trouvée,  les  plans  sont  transmis  aux  services  assurant  sa  réalisation.                              Cependant,  mon  projet  étant  composé  d’une  partie  concernant  une  étude  scientifique  de  plastiques  ABS,  ce  qui  diffère  d’une  étude  technique  classique,  le  processus  d’étude  est  le  suivant  :  Après   le   choix   de   la   nouvelle   matière   plastique,   un   plan   d’étude   est   élaborée   en  concertation   avec   les   demandeurs   de   l’étude   (ici   l’équipe   qualité   de   ELKO)   et   la  personne    à  laquelle  a  été  confié  le  projet  (  moi-­‐même).  Ensuite,  les  essais  sont  confiés  à  un   laboratoire  ayant   le  matériel   adéquat.  Pour   finir  une  analyse  des   résultats  est   faite  par  mes  soins.                      

 

Direction  Bureau  d’étude  

Techniciens  

IDEE  D’ETUDE                                                  DEVELOPPEMENT  DE  L’ETUDE                                REALISATION  TECHNIQUE  

Figure  9  :  processus  de  production  

   

           

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 2.2)  Analyse  de  mon  travail,  première  partie  :  reconception  d’un  système  de   fixation  d’outils  de  préhension  de  pièces  plastiques  pour  un  robot  six  axes      Historique  du  problème  qui  m’a  été  confié    J’ai  commencé  le  9  février  2015  par  une  visite  du  site  organisée  par  mon  maitre  de  stage  ainsi   que   les   différents   responsables   des   pôles   de   cette   entreprise   (Ressources  Humaines,  Marketing,  Commercial…).  Les  personnes  avec  lesquelles  j’ai  du  travailler  et  à  qui  je  pouvais  demander  de  l’aide  m’ont  été  présentées.    Après  cela,  j’ai  pu  bénéficier  d’une  petite  formation  aux  règles  de  sécurité  surtout  celles  à  appliquer  dans  l’atelier  et  dans  les  zones  de  manutention.    Durant     la   première   semaine,   j’ai   plus   précisément   pris   connaissance   du   travail   que  j’aurai   à   faire   lors   de   mon   stage.   Pour   une   meilleure   information,   une   réunion   a   été  organisée.   Les   personnes   présentes   étaient   les   suivantes  :   Laurent   Guéroux   (   Plant  Manager),   Svein   Leversby   (Méthode/Maintenance),   Knut   Thomassen   (Production),  Anders   Bjørkesett   (Manager   Qualité),   Vegard   Strandbråten  (Methode/Electrotechnique/Automation).    Lors  de   cette   réunion,  mes   chefs,   collaborateurs  et  moi-­‐même  avons  pu  discuter  de   la  problématique  à  résoudre,  faire  connaissance,  et  mettre  en  place  les  limites  et  objectifs.  Plus   précisément,   toutes   les   informations   nécessaires   au   démarrage   de   mon   travail  m’ont  été  données.  Cette  partie  de  mon  stage  s’est  articulée  autour  de  la  conception  et  de  la  réalisation  d’un  système   de   fixation   et   de   changement   d’outils   de   préhension   de   pièces   en   plastique  (capots   de   prises   électriques)   équipant   un   robot   six   axes   assurant   l’extraction   de   ces  pièces  d’un  presse  à  injecter  ainsi  que  leur  rangement  dans  des  boites.  

       

       

         

Outils  de  préhension  

Presse  à  injecter  

Robot  

Figure  10:  environnement  du  robot  six  axes  

A  B  

   

           

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 Cadre  de  l’étude  :                            

       

       

     Le   robot   comporte   à   l’extrémité   de   son  bras   deux   systèmes  de   préhension  des   pièces  moulées  :  au  niveau  du  repère  A  sur  la  figure  ci  dessus  nous  trouvons  le    système  d’outils  à   ventouse  permettant  de   récupérer   les  pièces  dans   le  moule   et   de   les  déposer   sur   la  station   intermédiaire.  Ce  système  est  appelé  système  côté  «  H  ».  Ensuite,  au  niveau  du  repère   B   sur   la   figure   ci-­‐dessus,   nous   trouvons   le   système   côté   «  S  »   permettant   la  reprise  des  pièces  au  niveau  de  la  station  intermédiaire  et  leur  dépose  dans  les  boites  de  stockage.  La  raison  de  l’utilisation  d’une  station  intermédiaire  est  la  suivante  :  il  n’est              

B   A  Figure  11  :  implantation  de  l’installation  

   

           

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 pas  possible  pour  le  robot  de  faire  un  mouvement  direct  qui  va  du  moule  aux  boites  de  stockage  car  son  environnement  d’évolution  présente  des  éléments  qui  obligeraient   le  robot  à  faire  des  mouvements  qui  lui  sont  impossibles.    Ces   systèmes   d’outils   sont   interchangeables   et   nombreux.   Il   permettent   la   prise   de  nombreuses   pièces   en   plastique   constituant   les   prises   électriques.   Dans   la   figure  suivante,  nous  pouvons  observer  quelques  exemples    d’outils  ainsi  que  de  pièces  :                              Cependant,  le  changement  de  ces  outils  est  long  et  nécessite  d’arrêter  le  robot  durant  un    temps  non  négligeable  ce  qui  diminue  le  temps  de  production.  Ainsi,  il  m’a  été  demandé  de   concevoir  un   système  de   changement  d’outils   beaucoup  plus   rapide  ne  nécessitant  pas   ou   peu   d’intervention   humaine.   En   effet,   jusqu’à   maintenant   les   changements  d’outils  se  faisaient  par  le  biais  du  démontage  et  du  remontage  de  plusieurs  vis  et  par  le  débranchement   et   le   rebranchement   de   tous   les   tuyaux   de   vide   à   chaque   fois   ce   qui  engendrait   un   grosse   perte   de   temps.   De   plus,   mon   système   devra   comporter   un  système   de   de   connexion   de   vide   automatique,   sans   branchement/débranchement   et  sans  intervention  humaine.    Alors,  j’ai  dans  un  premier  temps  effectué  une  analyse  des  temps  de  changement  d’outils  (démontage/montage)  ainsi  que  de  toutes  les  opérations  effectuées  par  les  techniciens  lors  des  phases  de  changement  d’outils.      Notons  tout  d’abord  que  la  phase  de  changement  d’outil  se  fait  en  deux  étapes  :      

_  le  changement  du  moule  (  démontage  et  remontage  du  nouveau  moule  )  Cette  étape  dure  20  minutes.  A  savoir  qu’aucun  problème  n’a  été  rencontré  lors    de   ce   changement   test.   Ainsi   cette  manipulation   peut   bien   évidement   être   plus  longue.  -le changement de l’outil :

Figure  12  :  exemple  d’outils  et  pièces  existants  

   

           

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Lors de mon observation, cette phase a duré 23 minutes. Dans ces 23 minutes, la phase de montage/ démontage pure avec tous les outils prêts sur l’établi ainsi que le nouvel outil prêt à être monté prend 4 minutes. Le temps total comprends les manipulations du robot pour l’amener au niveau de la table de travail ainsi que les

réglages, tests pour le passage du mode automatique au mode manuel afin de pouvoir manipuler le bras de robot comme souhaité. Nous pouvons noter qu’aucun problème de montage n’est survenu. Ainsi cette durée pourrait être revue à la hausse dans le cas contraire. De   plus,   l’outil   monté   était   petit,   avec   un   montage   relativement   aisé   et   équipé   d’une  seule   fixation   du   coté   H.   Cela   représente   aussi   une   source   de   gain   de   temps,   ainsi   la  durée  du  montage  d’un  outil  «  normal  »  pourrait  être  plus  importante.  Alors,   pour   plus   de   précision   dans   mon   étude,   j’ai   décidé   de   chronométrer   le  changement   d’un   outil   possédant   une   architecture   compliquée,   avec   plusieurs   vis   de  montage   et   plusieurs   canalisations   de   vide   à   déconnecter  :   l’étape   de  montage/démontage  pure  dure  alors    7  min.  

 

Ces prises de notes me permettront d’avoir une idée du gain de temps à effectuer et de mettre en évidence les performances de mon système à la fin de mon étude.

   

Observations  :    

Un  problème  se  pose  dès   le  début  de   l’observation  en  ce  qui  concerne  l’acheminement  de   l’air   comprimé   jusqu’à   chaque   outil.   En   effet,   si   nous   optons   pour   une   solution  automatisée,   le  branchement  d’arrivée  d’air  comprimé  sur   l’outil  devra   l’être  aussi.  En  effet,   il   serait   préférable   d’éviter   les   branchements   ainsi   que   les   débranchement  manuels  des  tuyaux  acheminant  l’air  comprimé  jusqu’à  l’outil.  Cela  représente  une  perte  de  temps  non  négligeable.  

 De   plus,   l’opérateur   doit   vérifier   les   correspondances   outils-­‐pièces   dans   un   tableau  avant   de   les   monter   ce   qui   représente   également   une   perte   de   temps.   Avec   une  automatisation   complète   du   système   utilisant   le   repérage   des   outils   par   leur   adresse,  rangés  dans  des  casiers,  avec  un  robot  qui  vient  les  chercher,  ces  pertes  de  temps  seront  supprimées.  

 Enfin,   j’ai   remarqué   que   l’opérateur   doit,   une   fois   l’outil   monté,   faire   de   multiples  vérifications,   des   rangements   annexes,   des   allers-­‐retours   au   bureau   ainsi   que   des  vérifications   de   feuilles   de   route.   Une   perte   de   temps   est   remarquable   car   avec   un  système  automatisé,  le  robot  aurait  pu  redémarrer  son  activité  de  transport  et  empilage  de  pièces  pendant  que  l’opérateur  est  occupé  à  autre  chose.  

   

           

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 ETUDE DES ETAPES DE FONCTIONNEMENT DU DISPOSITIF ROBOTISE:  

ETAPE  1  :     Le   bras   du   robot   est   en   attente   en  position  haute   pendant   le  moulage  des  pièces.  (Le  robot  pourrait  attendre  plus  près  de  la  presse  à  injecter  pour  gagner  du  temps  lors  de  la  prise  des  pièces  dans  le  moule)    ETAPE  2  :  Le  bras  du  robot  descend  

 ETAPE  3  :  Le  moule  s’ouvre  

   

ETAPE  4  :  Entrée  dans   le  moule.   Le  bras  du   robot  passe  entre   les   tiges  de  guidage  du  moule.  Légère  déviation  du  bras  de  robot  mais  il  n’y  a  pas  d’obstacles  importants.  Il  se  positionne  au  milieu  de  la  course  d’ouverte  du  moule.    ETAPE  5  :  Translation  à  droite  du  bras  de  robot  pour  aller  au  contact  des  pièces  dans  le  moule.    

 ETAPE  6  :  Activation  du  vide  et  des  ventouses  

 ETAPE   7  :   Translation   à   gauche   du   bras   de   robot.   Retour   à   la   position   de   mi-­‐course  d’ouverture  du  moule.  

   ETAPE   8  :   Le   bras   du   robot   remonte.   Passage   par   la   position   de   l’étape   1,   attente   en  position  haute.    ETAPE  8  bis  :   Le  moule  attends  pour   se   refermer  alors  que   le   robot  en  est  déjà   sorti  :  anticiper  la  fermeture  

 ETAPE   9  :   Rotation   à   droite   du   bout   du   bras   de   robot,   rotation   de   la   base   du   robot.  L’outil  côté  «  H  »  arrive  à  l’horizontale  au  niveau  de  la  station  intermédiaire.      ETAPE  10  :  Dépôt  des  pièces  moulées  sur  la  station  intermédiaire.    

 ETAPE  11  :  Retournement  du  robot  pour  passer  au  côté  de  préhension  «  S  »  

 ETAPE  12  :  Attente  (  étape  pouvant  peut  être  supprimée  pour  optimiser   l’efficacité  du  système)  

 ETAPE  13  :  Levée  du  bout  du  bras  du  robot  

 ETAPE   14  :   Rotation   de   l’extrémité   du   bras   du   robot  ,   côté   «  S  »,   arrivée   en   position  verticale  au  contact  des  pièces  sur  la  station  intermédiaire    ETAPE  15  :  Le  vide  et   les  ventouses  sont  activés.  Le  temps  d’attente  est  peut  être  trop  long,  il  peut  être  réduit  

Etapes  simultanées,  l’anticipation  de  la  descente  du  bras  pourrait  être  optimisée  

   

           

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ETAPE  16  :  Remontée  du  bras  du  robot,  rotation  à  droite  de  sa  base    

ETAPE  17  :  Descente  du  bras  du  robot    

ETAPE  18  :  Arrivée  dans  les  caisses,  coupure  du  vide,  dépôt  des  pièces    

ETAPE  19  :  Retour  à  la  position  de  départ.  (Les  trajectoires  sont  relativement  complexes,  à  modifier  si  possible)          Après   ces   phases   d’analyse   et   de   préparation,   j’ai   dégagé   quelques   perspectives   de  travail   pour   structurer   l’avancée   de   mon   étude.   De   plus   mon   projet   a   été   également  structuré  à  l’aide  d’un  emploi  du  temps.    -­‐TROUVER   UNE   SOLUTION   TECHNOLOGIQUE   A   L’AIDE   DE   L’ANALYSE  FONCTIONNELLE  ET  DE  MES  ANALYSE  -­‐>  PROPOSER  DEUX  OU  TROIS  SOLUTIONS  AFIN  DE  POUVOIR  BALAYER  LE  PLUS  DE  POSSIBILITES  TECHNIQUES  POSSIBLES    -­‐CREER  UN  PROTOTYPE  DE  SYSTEME  DE  CHANGEMENT  DOUTIL  ADAPTABLE  A  TOUS  LES  TYPES  D’OUTILS    -­‐   ASSISTER   AU   CHANGEMENT   D’OUTILS   ET   COMPARER   AVEC   MON   FUTUR  PROTOTYPE  :      METTRE  EN  EVIDANCE  MON  GAIN  DE  TEMPS    -­‐FAIRE  CELA  AVEC  TOUS  LES  OUTILS  AU  FUR  ET  A  MESURE    -­‐REALISATION   D’UN   GABARIT   SIMULANT   LA   FORME   DE   LA   TETE   DU   ROBOT   ET  MONTAGE  SUR  LE  ROBOT  D’ESSAI  SITUE  EN  BAS    -­‐IMPLANTER   LE   PROGRAMME  EXISTANT   SUR  CE  MEME  ROBOT  AFIN  DE   FAIRE  DES  TESTS  ET  DE  MODIFIER  LA  PROGRAMMATION  EN  FONCTION  DU  NOUVEAU  SYSTEME    

-­‐>   POUVOIR   FAIRE   DES   TESTS   SANS   ARRETER   LA   PRODUCTION   ET   AINSI  POUVOIR  AFFINER  LES  REGLAGES  

             

   

           

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 Ce  projet  avait  deux  impacts  :    

-­‐   le  premier,  pour  la  société  ELKO  :  être  plus  performante  donc  un  gain  de  temps  et  d’argent  -­‐  le  deuxième  :  trouver  un  système  pouvant  être  adaptable  à  d’autre  machines   dans   le   but   d’une   recherche   d’un   gain   d’autonomie   des  machines.    

Ces   premières   analyses   et   réunions   avec   mes   encadrants   m’ont   permis   de   cerner   le  travail   que   j’avais   à   faire.   Ensuite   il   m’a   été   demandé   de   rassembler   toutes   mes  premières   questions     afin   de   les   poser   aux   différents   membres   de   mon   équipe  encadrante   lorsque   j’aurai   besoin  de  précisions.   En   effet,   les  personnes  présentes   à   la  réunion  sont  restées  à  ma  disposition  pour  éclaircir  les  zones  d’ombre  au  plus  vite.  Cette  attention  de  la  part  de  la  direction  a  été  très  constructive  pour  moi.  

   Après   cette   découverte   de   mon   projet,   je   du   structurer   mes   axes   de   recherche   de  solutions  et  répartir  mon  temps  pour  les  différentes  tâches  qui  me  restaient  à  accomplir.                                                          

   

           

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   2.2.1)  Démarche  mentale    

a) Reformulation  du  problème  

Le  but  de  ce  projet  est  de  gagner  du  temps  sur  un  cycle  de  changement  d’outils  équipant  un  robot  six  axes  extrayant  les  pièces  plastiques  moulées  d’une  presse  à  injecter  et  qui  par  la  suite  les  range  dans  ses  caisses.    A  partir  de  cette  vue  d’ensemble  du  problème  (présentée  dans  les  parties  précédentes)  ,  en  faisant  un  «  Brainstorming  »,  j’ai  ciblé  les  différentes  composantes  des  problèmes  qui  m’ont  été  posés  ainsi  que  leurs  interactions  avec  l’ensemble  de  l’installation.  En   effet,   la   conception   du   système   de   fixation   des   outils   sur   le   bras   de   robot   sera  impactée   par   plusieurs   organes   de   l’installation.   Ainsi   j’ai   du   cibler   les   organes   de  l’installation  entrant  en  jeu  dans  les  problèmes  à  résoudre.  

 La  presse  à   injecter  :   ses  dimensions  vont   influencer  directement   le  dimensionnement  des   outils   de   préhension   de   prise   de   pièces   dans   le   moule.   Il   faudra   adapter  l’architecture  de  ce  préhenseur  à   l’ouverture  de  la  presse  pour  éviter  toute  collision  et  pour  optimiser  au  mieux  les  trajectoires.    Le  système  de  fixation  automatique  des  outils  ainsi  que  chaque  outil  devront  avoir  une  conception  suffisamment  rigide  pour  supporter   l’accélération  du  bras  de  robot  tout  en  étant  assez  léger  (moins  de  4  kilos  selon  le  cahier  des  charges).  

 L’ensemble   des   systèmes   de   fixation   côté   «  H  »   et   côté  «  S  »     ainsi   que   chaque   outil  devront   garantir   une   prise   puis   une   dépose   rapide   mais   précise     des   pièces   dans   le  moule,  sur  la  station  intermédiaire    ou  dans  les  boites  de  rangement  car  aucune  d’entre  elles  ne  doit  chuter  lors  de  son  déplacement.  

 La   structure   de   l’installation   (existante   à   l’extrémité   du   bras   du   robot)  :   il   faudra   s’y  adapter  pour  pouvoir  implanter  correctement  les  systèmes  de  changement  d’outil.  Il  faudra  également  s’adapter  à  l’architecture  générale  de  l’installation  pour  garantir  un  bon  déplacement  des  outils  afin  d’éviter   les   collisions   tout  en  ayant  des  déplacements  les  plus  courts  possible  pour  gagner  du  temps.  Des  prises  de  mesure  seront  prévues.    La   partie   automatisme  :   anticiper   les   mouvements   au   maximum   sans   engendrer   des  collisions.  Une  étude  de  l’automatisme  avec  l’automaticien  est  prévue  ainsi  que  des    essais.  Le  but  est  de  garantir  un  mouvement  précis  et  une  bonne  manipulation  des  outils  montés   sur   mon   nouveau   système   de   fixation   car   l’encombrement   du   dispositif   va  changer  par  rapport  au  système  existant.          

   

           

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     Le  nouveau  domaine  d’étude  :  il  faut  être  le  plus  performant  possible  dans  un  domaine  qui  est  totalement  nouveau  pour  moi.  C’est  pourquoi  j’ai  prévu  de  prendre  contact  avec  toutes   les  personnes  susceptibles  de  me  donner  les  renseignements   les  plus  précis    en  fonction  de  leur  disponibilité.  Ces  personnes  sont  les  suivantes  :    

�les  autres  membres  du  bureau  d’étude  pour  m’informer  sur  les   systèmes   existants,   sur   les  matériaux   à   utiliser   et   pour  bénéficier  de  leur  expérience.   �l’automaticien   de   l’entreprise,   Mr   Vegard   Strandbråten,  pour   me   guider   dans   l’optimisation   du   programme  d’exploitation  de  l’installation  

   

b) Recherche  des  causes  des  problèmes  

Pour   la   recherche   des   causes   des   problèmes   auxquels   je   devais   répondre,   je  me   suis  inspiré  des  notes  prises  dans  le  paragraphe  précédent  ainsi  que  de  la  méthode  des  5M  mettant   en   perspective   l’impact   des   matières   utilisées,   du   matériel,   des   méthodes  suivies,  du  milieu  fréquenté  et  de  la  main  d’œuvre  (  ici  n’intervenant  pas  car  je  me  suis  intéressé  à  un  système  totalement  automatisé)  sur  l’effet  à  éviter  :  ici  la  perte  de  temps  lors  du  changement  d’outils.                                      

    Figure  13  :  méthode  des  5M  pour  la  recherche  des  causes  

du  problème  

   

           

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   Etude  du  système  de  fixation  des  outil  du  côté  «  H  »,  côté  prise  dans  le  moule

 Notons  que  le  graphique  correspondant  au  système  de  fixation  des  outils  du  côté  «  S  »    est  quasiment   le  même  à   la  simple  différence  que  la  presse  à   injecter  n’est  ni  présente  dans   la   catégorie   Milieu   ni   dans   la   catégorie   Matériel   car   ces   outils   ne   sont   pas   en  contact   avec   la   presse   à   injecter.   Ils   vont   servir   à   récupérer   les   pièces   sur   la   station  intermédiaire  puis  à  les  déposer  dans  les  bacs  de  rangement.  

Après   avoir   ciblé   les   causes   des   problèmes   je   les   ai   listé   afin   de   concevoir   au  mieux  mes  systèmes  de  fixation  d’outils:  

 �  Matériaux  constituant  le  système  trop  lourds  �Intervention  manuelle  des  opérateurs  �Système  de  branchement  de  vide  sur  chaque  outil  non  automatique  �Nécessité  d’arrêter  le  robot  et  de  le  manipuler  pour  l’amener  jusqu’à  la  zone  de  changement  d’outil  �  Risque  de  collision  entre   l’ensemble  outils/système  de   fixation  et   le  moule  ou  tout  autre  élément  de  l’entourage  du  robot  �Manque  de  puissance  électrique  ou  de  vide  

 Après  ce  travail,  avant  de  me  lancer  dans  la  recherche  de  solutions  techniques  j’ai  décidé  de  planifier  mon  travail  sur  l’intégralité  de  la  durée  de  mon  stage  afin  de  rester  dans  les  temps.    

   c) Construction  et  choix  des  solutions  

Pour  mener  à  bien  cette  partie  de  ma  réflexion,  j’ai  appliqué  une  méthode  courante  que  nous  utilisons  dans  notre  cursus  à  l’INSA  :  l’analyse  fonctionnelle.  Ainsi,   j’ai   commencé   cette   analyse   par   l’élaboration   d’un   diagramme   de   type   «  bête   à  corne  »  pour  mieux  cerner  la  place  de  mon  projet  dans  l’affaire  en  cours.  

     

         

Figure14  :diagramme  bête  à  corne  

   

           

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 L’étape  suivante,  a  consisté  à    cerner  le  besoin  de  ce  projet  :    Pourquoi  ce  besoin  existe-­‐il  ?    �  Pour  être  plus  compétitif   (pour   l’entreprise  ELKO)  et  surtout  pour  un  gain  de   temps  donc  d’argent.  �Eviter  l’intervention  humaine    Pour  quoi  ce  besoin  existe-­‐il  ?    �  Pour  répondre  à  la  demande  d’un  gain  de  compétitivité/de  temps  �  Pour  être  plus  performant  sur  un  marché        Quel  élément  peut  le  faire  disparaître  ?    �  Une  disparition  des  équipements  électriques  traditionnels  �   Une   très   forte   décroissance   du  marché   des   produits   électriques   (prises   électriques,  interrupteurs…)  �  Une  mauvaise  efficacité/compétitivité  du  système  �  La  création  d’une  nouvelle  méthode  de  moulage/  démoulage  des  pièces  ne  nécessitant  pas  leur  manipulation/transport    Dans  sa  forme  actuelle,  le  besoin  est-­‐il  validé  ?    �  Oui  car  il  y  a  peu  de  chance  de  voir  disparaître  la  production  de  matériels  électriques  d’ici  les  dix  prochaines  années.  De  plus,  la  demande  concernant  ce  type  de  produits  sera  toujours   plus   ou  moins   constante   car   les   produits   électriques   tels   que   les   prises   sont  indispensables  dans  la  construction  de  logements  ainsi  que  dans  le  cas  de  la  garantie  de  la  sécurité  face  aux  dangers  électriques.  Après  avoir  ciblé  le  besoin,  je  me  suis  d’abord  intéressé  au  système  de  fixation  des  outils  du  côté  «  H  »,  côté  de  prise  dans  le  moule  et  de  dépose  sur  la  station  intermédiaire.  Ainsi,  dans  le  but  de  caractériser  les  fonctions  de  cette  étude,  le  premier  élément  d’étude  est  l’élaboration  d’un  diagramme  pieuvre.    

       

Figure  15  :  diagramme  «  pieuvre»  du  système  de  fixation  /changement  des  outils  du  côté  «  H  »  

   

   

           

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 Elaboration  de  la  fonction  principale  et  des  fonctions  contraintes  :      FP  :  fixer,  changer  les  outils  le  plus  rapidement  FC1  :  Ne  pas  polluer  un  environnement  propre  et  fréquenté  par  du  personnel    FC2  :  Résister  aux  conditions  d’utilisation  FC3  :  S’adapter  à  l’énergie  disponible  FC4  :   Adapter   le   système   à   la   station   de   dépose   intermédiaire   (compatibilité   des  technologies)  et  au  moule  (encombrement)  FC5  :  Faire  un  système  facilement  programmable  FC6  :  Avoir  une  architecture  compatible  FC7  :  Avoir  un  montage  et  un  réglage  aisé        

Tri  croisé    

   Interprétation  :   Grâce   aux   outils   présentés   ci   avant,   j’ai   ciblé   les   fonctions   les   plus  déterminantes  lors  de  l’élaboration  de  ce  premier  système  :  Les  fonctions  FC6  et  FC4  

Figures  16  :  tri  croisé  pour  la  recherche  de  solutions  du  côté  «  H  »  

   

           

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   Ensuite,  grâce  à  l’élaboration  d’un  diagramme  FAST,  en  listant  les  différentes  manières  de   répondre   aux   problèmes   que   je   dois   résoudre,   j’ai   obtenu   différentes   pistes   de  solutions  technologiques.        

             

Figure  17:  diagramme  FAST  du  préhenseur  de  prise  de  pièces  dans  le  moule  (  côté  «  H  »)  

   

           

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 Etude   du   système   de   fixation   des   outil   du   côté   «  S  »,   côté   reprise   sur   station  intermédiaire  et  empilage  dans  les  caisses    L’étude   de   ce   système   est   très   similaire   à   celle   menée   pour   le   premier   seuls   le  diagramme   pieuvre,   le   diagramme   FAST   ainsi   que   le   tableau   du   tri   croisé   varient  légèrement.  

   

   

       

 Elaboration  de  la  fonction  principale  et  des  fonctions  contraintes  :        FP  :  fixer,  changer  les  outils  le  plus  rapidement  FC1  :  Ne  pas  polluer  un  environnement  propre  et  fréquenté  par  du  personnel    FC2  :  Résister  aux  conditions  d’utilisations  FC3  :  S’adapter  à  l’énergie  disponible  FC4  :   Adapter   le   système   à   la   station   de   dépose   intermédiaire   (compatibilité   des  technologies)  et  aux  caisses  (encombrement)  FC5  :  Faire  un  système  facilement  programmable  FC6  :  Avoir  une  architecture  compatible  FC7  :  Avoir  un  montage  et  un  réglage  aisé      

Figure  18  :  diagramme  pieuvre  du  système  côté  «  S  »  

   

           

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     Interprétation  :   Grâce   aux   outils   présentés   ci   avant,   j’ai   ciblé   les   fonctions   les   plus  déterminantes  lors  de  l’élaboration  de  ce  premier  système  :  Les  fonctions  FC6  et  FC4                          

Figures  19  :  tri  croisé  appliqué  à  la  conception  du  système  de  fixation  du  côté    «  S  »  

   

           

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   Elaboration  du  diagramme  FAST  :  

   

Le  diagramme  FAST  ne  diffère  pas  beaucoup  de  celui  élaboré  pour  le  côté  «  H  »  car  les  objectifs  sont  les  mêmes,  seuls  les  éléments  intervenant  dans  l’entourage  du  préhenseur  du  côté  «  S  »  changent.  En  effet,   ce  système  n’interfère  plus  avec   le  moule  et   la  station  intermédiaire  mais  avec   les   caisses  de   rangement  et   la   station   intermédiaire.   Il   faudra  que   l’encombrement  du  système  de  fixation  du  côté  «  S  »  permette  de  rentrer  dans   les  caisses  et  de  ranger  au  moins  le  même  nombre  de  pièces  qu’à  présent.  L’écartement  des  ventouses  devra  rester  le  même  que  sur  les  outils  déjà  existants.          

Figure  20  :  diagramme  FAST  du  préhenseur  de  reprise  de  pièces  sur  la  station  intermédiaire  et  de  dépose  dans  les  boites  (  côté  «  S  »)    

   

           

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   d) Choix  et  modélisation  des  solutions  technologiques  

Le  choix  des  solutions  s’est  appuyé  entre  autre  sur  Le  guide  du  Dessinateur   Industriel  (Repère  1,  Tables  des  bibliographies)  Afin  de  décrire  au  mieux  les  solutions  adoptées,  je  vais  pour  chaque  système,  cibler  les  différentes  fonctions  à  assurer  et  leur  associer  la  solution  technologique  retenue.  Chacune  d’entre  elles  sera  modélisée  à   l’aide  du  logiciel  SolidWorks  et  un  plan  détaillé  sera  édité  pour  pouvoir  lancer  la  production  des  prototypes.  Ces  plans  détaillés  ont  été  réalisés   par   mes   soins   et   sont   présentés   en   annexe.   Je   diviserai   la   description   des  solutions   techniques  en  deux  parties  :   une  pour   le   le   système  du   côté   «  H  »,   une  autre  pour  le  système  du  côté  «  S  ».  Cependant,  avant  de  différencier  les  solutions  du  côté  «  H  »  et  «  S  »  j’ai  cherché,  à  l’aide  de   l’analyse   fonctionnelle   présentée   dans   les   parties   précédentes   cinq   solutions   de  principe  de   fixation  rapide  des  outils  pour   les  présenter  à  mon  maître  stage  ainsi  qu’à  l’équipe  qui  m’encadrait.  Le  but  de  chercher  dans  un  premier  temps  plusieurs  solutions  de  système  de  fixation  est  de  pouvoir  balayer  le  plus  possible  de  possibilités  de  solutions  technologiques   sans   se  précipiter   sur  une   seule   et   passer   à   côté  de   systèmes  pouvant  être   plus   performant.   Ainsi   après   une   présentation   de   ces   solutions   à   mon   équipe  encadrante  lors  de  réunions,  la  plus  performante  sera  retenue.    Dans  les  lignes  suivantes  sera  présentée  la  solution  retenue  pour  la  réalisation  du  projet  parmi  cinq  proposées.  Les  quatre  autres  solutions  technologiques  sont  présentées  dans  l’annexe  1  du  recueil  d’annexes.  Les  figures  21  à  33  sont  présentent  dans  cette  annexe.      Le   système   de   fixation   actuel,   que   je   dois   reconcevoir,   fonctionne   de   la   manière  suivante  :    -­‐Côté  «  S  »  :                -­‐                  

Figure  34  :  détail  du  système  de  fixation  actuel  du  côté  «  S  »  

   

           

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   Côté  «  H  »  :  

             

                   

 L’extrémité   du   bras   de   robot   doit   être   équipée   d’un   système   automatique   de   fixation  compatible  avec   les  différents  outils.  La  solution  retenue  s’adaptera  aussi  bien  au  côté  «  H  »  qu’au  côté  «  S  ».                                      

Figure  35  :  détail  du  système  de  fixation  actuel  du  côté  «  H  »    

   

           

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 Solution  retenue  Cette  solution  est  la  solution  qui  a  été  retenue  après  présentation  lors  d’une  réunion  que  j’ai  eu  avec  mon  maître  de  stage  ainsi  que  les  autres  membres  du  Département  Méthode  et  Conception.  Ainsi  ce  système  sera  plus  détaillé.  Les  explications  concernant  les  autres  systèmes   de   fixation   présentés   jusqu’à  maintenant   ont   été   exposés   afin   de  mettre   en  perspective  mon  cheminement  de  recherche  de  solutions  technologiques  qui  a  abouti  au  système  qui  sera  présenté  dans  les  parties  suivantes  de  mon  rapport.  Grâce   à   une   réunion   avec   mes   encadrants,   j’ai   pu   faire   le   point   sur   les   premières  recherches   technologiques   que   j’ai   effectuées.   Ainsi,   je   leur   ai   présenté   l’ensemble   de  mes  travaux  modélisés  à  l’aide  du  logiciel  Solidworks  afin  qu’ils  aient  une  vision  la  plus  précise  possible  de  mes  propositions  de  solution.  Alors,  en  analysant  les  avis  et  idées  de  chacun   et   en   prenant   en   compte   de   nouveaux   paramètres   techniques   qui   m’ont   été  communiqués,   j’ai   pu   affiner  mes   recherches   et   les   recentrer  dans   le   but  de   répondre  aux  mieux  et  au  plus  vite  aux  besoins  de  la  société  Elko.    J’ai  donc  recentré  mon  étude  et  ainsi  reconçu  les  systèmes  de  préhension  d’outil.    Les  solutions  détaillées  précédemment  ont  été  remplacées  par  celles  présentées  dans  les  lignes   suivantes   essentiellement   dans   un   soucis   d’encombrement   et   d’automatisation  qui   pourra   être   total   dans   le   cas   de   ce   nouveau   système.   De   plus,   dans   ce   système   la  fixation  des  outils  utilise  la  puissance  électrique  ce  qui  permet  de  ne  pas  puiser  dans  la  puissance  du  vide  qui,  elle  doit  être  la  plus  importante  possible  pour  la  préhension  des  pièces   par   les   ventouses.   Il   est   préférable   de   réserver   la   totalité   de   cette   puissance   à  préhension  par  ventouses  des  pièces  moulées.  Ce   système   de   fixation   et   changement   rapide   des   outils   est   basée   sur   un   système   de  maintien  par  la  force  magnétique  d’électroaimants.  Pour  le  côté  «  S  »,  côté  de  reprise  au  niveau   de   la   station   de   dépose   intermédiaire   et   rangement   dans   les   caisses,   le  fonctionnement  est  basé  sur  le  principe  suivant  :                                    

 

Figure  36  :  détail  du  principe  de  fixation  des  outils  du  côté  «  S  »  

A  

A  

1   2  

1  

3  

Aimant  

2  4  

5  

Ventouses  

   

           

41  

 un   support   en   aluminium   (pièce  1,   figure  36)   équipé  d’un   électroaimant   (   fixé   par   un  système   de   collier   dans   le   support)   (pièce   2,   figure   36)     et   d’une   connexion   pour   le  transfert  du  vide  (  repère  5,  figure  36)  vers  les  ventouses  des  outils,  sera  fixé  au  bout  du  bras  du  robot.    Ces  électroaimants  sont  cylindriques  (  diamètre  30mm,   longueur  45  mm)  et  alimentés  par   une   source   de   courant   électrique   de   24   Volt.   Ces   aimant   seront   commandés   chez  l’entreprise   LUXALP   en   Haute   Savoie,   et   ont   pour   référence   30VE   24B.   Une   fiche  technique  correspondant  à  ces  aimant  est  disponible  en  annexe  1  bis.    L’aimantation   est   permanente   lorsque   le   courant   électrique   ne   le   sollicite   pas,   pour  couper  cette  aimantation  il  suffit  d’alimenter  l’aimant  en  courant  électrique.  Ce  type  de  fonctionnement  est  très  important  pour  un  tel  système  de  fixation  d’outils  car  en  cas  de  coupure  de  courant,  l’outil  restera  fixé  sur  le  robot.  L’opérateur   n’aura   qu’à   approcher   l’outil   de   ce   système   de   fixation   et   cet   outil   sera  automatiquement   attiré   et   fixé   au   bout   du   bras   du   robot.   Pour   le   désolidariser   de  l’extrémité   du   robot,   l’opérateur   devra   simplement   enclencher   le   courant   électrique  pour  couper  l’aimantation  de  l’électroaimant  et  ainsi  libérer  l’outil  utilisé.  Cependant,  un  système  totalement  automatisé  de  montage/démontage/choix  de  l’outil  peut  être  utilisé,  comme  dans  les  solutions  présentées  précédemment  :    Protocole  de  fonctionnement  :    Tous   les   outils   seront   rangés  dans  des   casiers   (comme   sur   la   figure  page   suivante)   et  auront  une  adresse  A1,A2,A3…B1,B2…                                            

   

           

42  

                                 

 Le  robot  devra  être  programmé  pour  arriver  à   la  bonne  adresse  et  saisir   l’outil  désiré.  Quand   le  robot  sera  au  dessus  de   l’adresse  de   l’outil  choisi,   l’aimant  attirera   l’outil  qui  viendra  se   fixer  à   l’extrémité  du  bras  du  robot.  Quand  le  travail  avec   l’outil  choisi  sera  terminé,  le  courant  électrique  sera  activé  au  dessus  du  casier    correspondant  à  l’adresse  de   l’outil.   La   magnétisation   sera   coupée   et   l’outil   sera   redéposé   dans   son   casier   en  attendant  une  future  utilisation.  Le  protocole  sera  réitéré  pour  l’outil  suivant.  Revenons  au  fonctionnement  du  système  d’aimantation  :  chaque  outil  en  aluminium  sera  équipé  d’une  plaque  polaire  permettant  l’aimantation.    Une   plaque   polaire   est   un   disque   de   36mm   de   diamètre   et   d’une   épaisseur   de   4mm  usiné  dans  une  matière  métallique  magnétique,  qui  sera  vissé  au  centre  de  chaque  outil,  dans  la  cavité  4,  figure  36.  Cette  pièce    alors  solidaire  de  l’outil  permettra  la  fixation  par  aimantation  de  l’outil  au  bout  du  bras  du  robot.  La  fiche  technique  de  cette  pièce  est  disponible  en  annexe  2.    Cette  plaque  polaire,  une  fois  fixée  dans  l’outil  sera  légèrement  en  retrait  de  la  surface  de  l’outil  (  cf  repère  γ  figure  40)  ce  qui  permettra  que  l’aimant  s’emboite  dans  la  cavité  4  de  la  figure  36.          

       

Figure  38  :  exemple  d’ensemble  outil  /plaque  polaire  

Plaque  polaire  vissée  dans  l’outil  (repère  4  figure  36)  

Figure  37  :  schéma  du  protocole  de  fonctionnement  du  robot  

   

           

43  

   Cet   emboitement   aimant/cavité   permettra   de   centrer   l’outil   par   rapport   au   support  comportant  l’aimant.  Son  arrêt  en  rotation  sera  quant  à  lui  assuré  par    l’emboîtement  du  téton  de  connexion  du  vide  (fixé  sur  le  support  de  l’aimant)  ,repère  Ω,  figure  39  dans  la  cavité  correspondante  dans  l’outil  (cf   figure  39).  Ce  téton  sera  vissé  dans  le  support  et  équipé  d’un  joint  torique    (plan  en  annexe  3)  La  description  du  système  de  transfert  du  vide  est  détaillée  dans  les  lignes  suivantes.    Transfert  du  vide  :            

                 

   

     

               

Electroaimant  

Connexion  du  vide  vers  l’outil  :  l’outil  comporte  une  cavité  

Support,  fixé  sur  le  robot  

Aimant  

Outil  de  préhension  des  pièces  dans  le  moule  

Alimentation  en  vide    

Ω  

Cavité  sur  l’outil  accueillant  la  connexion  de  vide  

Figures  39  :  détail  du  système  de  transfert  du  vide  du  robot  vers  les  outils  du  côté  «  S  »,  réalisation  du  système  de  fixation  d’outils  du  côté  «  S  »  

Support,  fixé  sur  le  robot    

   

           

44  

 (Notons   cependant   que   sur   la   figure   précédente,   l’outil   est   en   plastique   et   non   en  aluminium  car  cet  outil  n’était  qu’un  modèle  expérimental.)  

           

                   

 Lors   de   la   prise   de   l’outil   désiré,   le   support   de   l’électroaimant   étant   proche   de   l’outil,  l’attraction  permanente  de  l’électroaimant  (  tant  qu’il  n’est  pas  sollicité  par  la  puissance  électrique  )  attire    cet  outil  qui  vient  s’emboiter  sur  la  partie  l’électroaimant    qui  dépasse  de  son  support.  De  plus,  en  même  temps,  pour  assurer  la  transmission  du  vide  entre  le  robot  et  l’outil,  le  téton  de  connexion  de  vide  (cf  figure  40)  solidaire  du  support  fixé  sur  le  robot,  va  s’emboiter  dans  un  trou  de  connexion  pour  le  transfert  du  vide  dans  l’outil.  Ainsi,  le  vide,  acheminé  au  téton  solidaire  du  support  de  l’aimant,  sera  transmis  à  l’outil  par  la  connexion  présentée  ci-­‐dessus.  L’étanchéité  sera  assurée  par  un  joint  torique    (  repère  Ω,  figure  39).                Ensuite,  le  transfert  du  vide  vers  les  différentes  ventouses  de  l’outil  sera  assuré  par  un  réseau  de  canaux  internes.  Ceci  est  illustré  dans  la  figure  suivante  reprenant  la  mise  en  plan  utilisée  lors  de  conception  d’un  des  outils.        

Figure  40  :  deuxième  détail  du  système  de  transfert  du  vide  du  robot  vers  les  outils  du  côté  «  S  »  

   

           

45  

   

           

         Notons  également  que  j’ai  du  usiner  les  pièces  constituant  ce  prototype,  ce  qui  a  occupé  une  partie   de  mon   temps.  De  plus,   lors   de   la   conception  de   ce   système,   j’ai   cherché   à  créer  le  dispositif  le  plus  léger  possible.  Il  me  reste  alors  à  adapter  ce  système  aux  13  autres  outils.                              

Figure  41  :  exemple  du  réseau  de  canaux  internes    de  vide    équipant  un  outil  (vue  en  coupe  dans  l’épaisseur)  

Trous  filetés    pour  la  fixation  des  ventouses  

Canaux  de  vide  

Trou  de  connexion  du  vide  

Cavité  de  fixation  des  plaques  polaires  

   

           

46  

 Solution  équipant  le  côté  «  H  »    Dans   ce   cas,   la   fixation   se   fera   par   quatre   points   d’encrage   dans   un   soucis  d’encombrement  mais  utilisera  le  même  principe  de  fixation  que  celui  présenté  pour  le  côté   «  S  ».   Quatre   systèmes   seront   disposés   dans   les   angles   d’un   carré   de   130mm   de  côté.  Une  zone  vide  au  centre  sera  conservée  pour  permettre   le  passage  des  moulages  des  évents  lors  du  démoulage.  

     

                       

                                       

Emplacement  des  quatre  systèmes  

Figures  42  :  système  de  fixation  existant  du  côté  «  H  »  avant  la  conception  de  mon  système  

   

           

47  

 Nouveau  système  de  fixation  utilisant  quatre  aimants  :    

       

                   

       

         

                           

Figure  43  :  détail  du  nouveau  système  de  fixation  d’outils  du  côté  «  H  »  que  j’ai  conçu  

1  

2  

2  

3  

3  4  

5  

Vis  de  fixation  sur  le  robot  

Electroaimant  

6  

Vis  de  pression  

   

           

48  

       Ce  nouveau  système  de  fixation  des  outils  du  coté  «  H  »  suit  le  même  principe  que  celui  utilisé  du  côté  «  S  ».  En  effet  il  utilise  toujours  le  système  d’aimantation  de  l’outil  par  le  biais  de  plaques  polaires.  Cependant,  contrairement  au  côté  «  S  »,  il  y  a  quatre  aimants  et  quatre   connexions   de   vide   car   les   outils   utilisés   sont   plus   volumineux   ou   nécessitent  dans  certains  cas  plusieurs  points  de  prise  avec  des  écartements  plus  importants.    Lors   de   la   prise   d’un   outil   (   repère   1,   figure   43),   lors   de   l’approche   du   système   par  rapport  à   l’outil,  au  moment  du  contact  outil/aimant,  chaque  aimant  (   repère  3,   figure  43)  des  quatre  points  de   fixation  vont  attirer  et  maintenir   l’outil  grâce  à   l’aimantation  des  quatre  plaques  polaires  vissées  dans  les  quatre  cavités  (  repère  6,  figure  43).  L’outil  sera  alors  maintenu.  La  connexion  du  vide  entre  le  système  de  fixation  et  l’outil  se  fera  de  la  même  façon  que  dans  le  cas  du  fonctionnement  du  dispositif  équipant  le  côté  «  S  »  :   chaque   téton   de   connexion   (   repère   5,   figure   43)   chacun   solidaire   d’un   des  supports  (repère  2,  figure  43,  plan  en  annexe  4)  fixé  sur  le  robot  ,  va  s’emboiter  dans  un  trou  de  connexion  pour  le  transfert  du  vide  dans  l’outil.  Ainsi,  le  vide,  acheminé  au  téton  solidaire  du  support  de   l’aimant,   sera   transmis  à   l’outil  par   la   connexion  présentée  ci-­‐dessus.  L’étanchéité  sera  assurée,  par  un  joint  torique  monté  dans  la  gorge  prévue  à  cet  effet   (   cf   annexe   3).   Les   supports   (   2,   figure   43)  maintiennent   les   aimants   grâce   à   un  ajustement  légèrement  serré,  des  vis  de  pression  ainsi  que  des  trous  d’indexage.  Pour  la  distribution  du  vide  dans  les  outils,  cela  se  fait  de  la  même  manière  que  pour  le  côté   «  S  »,   les   quatre   trous   de   connexion   accueillant   les   tétons   correspondent   avec   un  réseau   de   canaux   internes   aux   outils.   Ces   canaux   alimentent   alors   les   différentes  ventouses.      

                   

   Ainsi,  du  côté  «  H  »  il  y  aura  quatre  points  de  fixation  et  quatre  connexions  de  vide.  En  effet,  dans   le  moule  de   la  presse  à   injecter,     les  pièces  peuvent  être  positionnées  dans  une   empreinte   de   200mm   de   côté.   Ainsi   il   faudra   adapter   les   points   d’encrage   des  différents  outils  afin  de  saisir  les  pièces  au  bon  endroit.    

Figure  44  :exemple  du  réseau  de  canaux  internes    de  vide    équipant  un  outil  côté  «  H)    (  vue  en  coupe  dans  l’épaisseur)    

   

           

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               e  )  Protocole  de  conception  des  outils    Protocole  de  conception  du  système  de  fixation  rapide  :    La   première   étape,   avant   tout   calcul   ou   conception   est   une   phase   d’observation   du  système.   Plus   précisément   il   est   important   d’observer   précisément   l’évolution   du  fonctionnement    du  robot  lors  de  plusieurs  cycles.  Ceci   est   utile   pour   avoir   une   idée  de   l’interaction  du   robot   et   du   système   à   concevoir  avec  son  environnement  proche  (  zone  de  manœuvre  libre,  obstacles  potentiels…)  Une   prise   de   note   précise   est   nécessaire   afin   de   fixer   les   premières   impressions   que  nous  avons  lors  de  ces  observations.      Puis,  une  observation  des  phases  de  changement  d’outil  est  très  importante  :  Pour   cela   il   est   important   de   fixer   un   rendez-­‐vous   avec   l’équipe   de   techniciens   afin  d’observer   les   différentes   tâches   qu’ils     effectuent.   Il   est   alors   utile   de   répertorier   les  tâches  effectuées,  relever  leur  durée  et  les  placer  sur  une  frise  chronologique  pour  cibler  au  mieux   les   endroits   où   nous   devons   agir   et     avoir   une   première   idée   du   niveau   de  performance  attendue  de  notre  futur  système  face  au  gain  de  temps.    Une  étape  très   importante  est  à  prendre  en  compte  :   il  est   très  constructif  de  recenser  les   avis   et   impression   de   chacune   des   personnes   (techniciens,   opérateurs)   utilisant   le  système   actuellement   utilisé.   Ceci   est   utile   car   nous   pouvons   dans   ce   cas   découvrir  certains  problèmes  d’utilisation  à  améliorer  que  nous  n’aurons  peut  être  pas  remarqué  à  première  vue,  grâce  à  l’expérience  des  personnes  «  interviewées  »    Après  ces  différentes  étapes,  un  «  brainstorming  »  est  nécessaire  afin  de  structurer   les  idées  perçues.    Par  la  suite,  il  est  bon  de  mener  une  analyse  fonctionnelle  afin  cerner  le  problème  posé  ainsi  que  les  fonction  qui  devront  être  remplies  par    mon  futur  système.    Nous   pouvons   avoir   plusieurs   idées   de   solutions   technologiques   répondant   à   mon  système.  Il   est   bénéfique   également   de  mener   en   parallèle   une   analyse   des   systèmes   existants  actuellement  sur  le  marché  qui  remplissent  des  fonctions  similaires  ou  proches.  A  ce  stade  une  phase  de  recherche  de  solution  peut  être  entamée  :    Tracés   de   croquis,   tracés   à   la   main   d’ébauches   de   solutions     en   s’appuyant   sur   les  mesures   prises   sur   le   robot,   validation   et   vérification   avec   une  mise   en   situation   des  dimensions  sur  le  robot.        

   

           

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       PROTOCOLE  DE  CONCEPTION  DE  CHAQUE  OUTIL    

1) Recensement de tous les outils

2) Prise de mesure des outils (dimensions extérieures et position des ventouses)  

3) Tracé de l’outil taille réelle sur papier

4) Tracé du dispositif de fixation rapide sur le tracé de l’outil (Implantation du système conçu dans l’ancienne architecture de l’outil)

 

5) Vérification de la possibilité d’implantation des canalisations de vide (S’assurer qu’il n’y a pas d’interaction avec les cavités à usiner dans l’outil pour une utilisation de mon système de fixation rapide

6) Vérification du positionnement des ventouses en se basant sur les implantations d’origine (anciens outils), si besoin, les repositionner afin que leur implantation soit compatible avec les cavités à usiner. ATTENTION : repositionner l’emplacement des ventouses si besoin MAIS en tenant compte de l’architecture des pièces à manipuler !!! IL FAUT TRACER LA POSITION DES PIECES EN SORTIE DE MOULE ET SUPPERPOSER CE TRACE AVEC LE TRACE DE L’OUTIL ! ATTENTION : NE PAS POSITIONNER LES VENTOUSES EN DEHORS DE LA SURFACE PROJETEE DES PIECES A MANIPULER.

7) Pour le dimensionnement des outils tenir compte de leur environnement d’évolution : moule, ouverture du moule, épaisseur du dispositif.

8) Tracer le dispositif obtenu sur le logiciel Solidworks

9) Lancer la production Des évaluations du coût des systèmes côté « H » et côté « S » est disponible en annexe 5. Les différents outils conçus par mes soins sont présentés en annexe 6 et sont accompagnés des pièces qu’ils manipulent.

         

   

           

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f)  La  prévention  des  risques  durant  un  projet  de  conception  

 Tout   d’abord,   ayant   effectué   mon   stage   dans   un   bureau   d’étude   et   ayant   fait  majoritairement  de  la  conception  et  de  la  recherche  de  solutions  technologiques,  je  n’ai  été  que  peu  exposé  à  des  problèmes  de  sécurité.    Cependant,  certaines  situations  se  sont  présentées  à  moi.  Tout  d’abord,   j’ai  du  prendre  connaissance  des  règles  de  sécurité  ainsi  que  de  certaines  subtilités  techniques  afin  de  mener   au   mieux   le   montage   de   mes   préhenseurs   dans   l’atelier.   Bien   qu’ayant   une  expérience  de  travail  en  atelier  lors  de  nos  projets  à  l’INSA  de  Strasbourg,  les  conditions  de   travail   dans   l’atelier   sont   totalement   différentes   chez   ELKO.   En   effet,   dans     cette  entreprise  l’atelier  s’étend  sur  une  surface  très  importante  dans  plusieurs  bâtiments,  et  est   équipé   de   plusieurs   ponts   roulant   manipulant   souvent   de   grosses   machines   de  plusieurs  tonnes.  Des  zones  de  travail      sont  délimitées  mais  il  est  aussi  indispensable  de  se   déplacer   à   travers   les   différentes   zones   afin   de   récupérer   du   matériel   ou   tout  simplement   pour   demander   des   conseils   à   des  membres   du   personnel.   De   plus,   pour  pouvoir   prendre   certaines  mesures   ou   pour   faire   certains   essais,   je   devais  me   rendre  dans  l’atelier  qui  était  très  proche  de  mon  bureau.  Ainsi,   il  m’a  fallu,   tout  au  long  de  la  conception  du  système  de  fixation  rapide  des  outils  sur  ce  robot  six  axes,  m’adapter  aux  conditions  de  travail  des  grands  ateliers  lorsque  je  m’y  rendais  et  surtout  m’adapter  aux  changements  fréquents  de  règles  de  sécurité  entre  le  bureau  d’étude  et  les  plates-­‐formes  de  montage.  Il  fallait,  même  si  cela  paraissait  inutile  certaines  fois,  veiller  à  se  réadapter  à  un  environnement  à  risque  lors  de  mes  visites  dans  les  ateliers.  De  même,   tout  au   long  de  mon  projet,   il  m’a   fallu  m’adapter  au   fait  de   travailler  en   la  présence  de  robots.  Plus  précisément,   il   faut   toujours  garder  à   l’esprit   le   fait  que  nous  travaillons  en  la  présence  d’installations  programmées  pouvant  avoir  des  réactions  par  exemple   lors  de   la  sollicitation  accidentelle  de  capteurs  ou  de  contacteurs.  Ainsi   il   faut  toujours  s’assurer  d’avoir  pris  toutes  les  précautions  nécessaires  avant  d’approcher  un  robot  pour  y  prendre  des  mesures  pour  la  conception  de  matériels.  

   

Pour  finir,  un  autre  aspect  de  la  sécurité  a  fait  partie  des  paramètres  que  j’ai  du  prendre  en   compte   lors   de   la   conception   du   système   de   fixation   rapide:   garantir   une   certaine  sécurité  pour  le  personnel  qui  utilisera  et  montera  les  systèmes  que  j’ai  conçu.  Pour  ce  faire,   j’ai   veillé   à   concevoir   des  pièces   ayant   des   formes   les   plus   ergonomiques   et   des  systèmes  relativement  simples  à  monter  sans  l’utilisation    d’outillage  dangereux.                                        

   

           

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2.2.2)  Montage,  réalisation,  optimisation  et  expérimentations    Réalisation  et  optimisation  En   appliquant   le   protocole  présenté   ci-­‐dessus,   j’ai   pu   lancer   la   production  de   certains  outils  et  des  systèmes  de   fixations  équipant   le  robot  du  côté  «  H  »  et  du  côté  «  S  ».  Les  vues  3D   sont  disponibles   en   annexe  6.  Ainsi,   par   la   suite   j’ai   pu   assembler   le   système  puis  un  dispositif  expérimental  à  adapter  sur  le  robot  de  test.    

Figures 45 : exemple d’outils produits

Ce  dispositif   a  été  mis  en  place  pour  ne  pas  démonter   le  bras  de  préhension  du  robot  fonctionnant   sur   la   ligne  de  production   ce   qui   engendrerait   une  perte   de   temps   et   de  productivité  pour  l’entreprise.  

Dans la suite de ma présentation, je m’intéresserai en particulier aux outils servant à la manipulation des deux pièces présentes sur la figure ci dessous.

   

Pièces  L-­‐3303  L-­‐3304  

Moules  correspondant  aux  pièces  

Figures  46  :  pièces  plastiques  utilisées  pour  les  essais  

   

           

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 J’ai  fait  ce  choix  car  ces  pièces  sont  moulées  dans  un  moule  nouveau  à  quatre  empreintes  ce  qui  représente  un  certain  challenge.    En effet, ces pièces sont récupérées dans le moule avec un certain écartement, or cet écartement n’est pas optimal pour l’optimisation de la place dans les caisses de rangement. Ainsi il faudra que je mette en place un système pour réagencer ces pièce afin d’optimiser la place dan les caisses de rangements. Le   système   de   réagencement   des   pièces   a   été   conçu   pour   les   pièces   L-­‐3304   car   elles  devaient   être   produites   en   premier,   il   sera   alors   présenté   tel   que.   Or,   à   cause   d’un  problème  de   livraison  des  moules,   le  protocole   ainsi  que   les   expérimentations  ont   été  exécutés  avec  les  pièces  L-­‐3303.  

Optimisation  du  protocole  d’utilisation  des  outils    

a) Première solution

Augmentation  du  nombre  de  pièces  L3304  dans  chaque  caisse  A   la   sortie   du   moule,   l’écartement   entre   chaque   pièce   est   de   soixante   millimètres.  Chaque  moulage  contient  quatre  pièces  disposées  de  la  manière  suivante.  :                                    Ainsi,  après  un  calcul  simple,  nous  nous  rendons  compte  qu’il  reste  34  mm  entre  chaque  pièce.  Cette  place  pourrait  être  utilisée  pour  ranger  d’autres  pièces  et  ainsi  optimiser          

Figure  47  :  disposition  dans  le  moule  des  pièces  utilisées  pour  les  essais  

   

           

54  

 l’espace   de   rangement.   Alors,   nous   pourrons   stocker   plus   de   pièces   dans   une   boite,  utiliser  plus  longtemps  le  robot  et  gagner  du  temps  et  de  l’argent.    En   considérant   que  nous   nous   fixons   une  distance   de   5  mm  entre   les   pièces   stockées  dans  les  boites,  nous  ne  considérons  plus  la  distance  34mm  mais  5mm.    Alors  l’encombrement  au  carré  ne  serait  plus  que  de  57  mm  à  la  place  86  (2*26+34).    On   peut   alors   augmenter   le   nombre   de   pièces   dans   une   boite   en   optimisant   leur  positionnement  dans  les  boites.    Il  faut  donc  rapprocher  les  pièces  sur  la  station  intermédiaire  avant  la  reprise  par  l’outil  du  côté  «  S  ».        1-­‐    Utilisation  des  différentes  voies  de  vide  côté  H  :                        2-­‐        3-­‐                Utilisation  de  la  voie  2  pour  rapprocher  les  pièces  une  a  une    

         

4-­‐                Prise  avec  un  outil  équipé  de  ventouses  rapprochées            

Dépôt  des  4  pièces  d’un  coup  

Figures  48  :  protocole  de  réagencement  des  pièces  manipulées  

   

           

55  

   

b)  Deuxième  solution,  Station  intermédiaire  à  géométrie  variable    Utilisation  de   la  station   intermédiaire  à  géométrie  variable  pour  rapprocher   les  pièces  latéralement              

           

 Utilisation  des  deux   voies   de   vide  pour   rapprocher   les   deux  pièces   sur   fond  des  deux  autres  

     

 Notons alors que c’est la première solution qui a été retenue car elle est la plus simple et ne nécessite pas l’ajout de nouvelles lignes pneumatiques au niveau de la station intermédiaire ce qui diminuerait la puissance pneumatique utilisée pour les ventouses. De plus, pour les pièces L-3303, le protocole d’optimisation de la solution est le même, seul l’écartement entre les pièces dans le moule et final changera : pour optimiser leur rangement dans les caisses j’ai décidé de réduire leur écartement à

Figure  49  :  station  intermédiaire  à  géométrie  variable  pour  le  réagencement  des  pièces  

Figure  49  continuation  :  station  intermédiaire  à  géométrie  variable  pour  le  réagencement  des  pièces    

   

           

56  

10mm ce qui permettra également aux pièces de ne pas s’entrechoquer lors de la manipulation des caisses.  

2.2.3)  Réalisation  du  dispositif  expérimental    Comme  je  l’ai  expliqué  avant,  pour  cette  partie  j’ai  utilisé  les  pièces  L-­‐3303.  Ce  dispositif  expérimental  a  été  construit  par  mes  soins  et  avec  le  soutien  de  mon  maître  de  stage  dans  le  but  de  tester  et  d’évaluer  l’efficacité  du  système  que  j’ai  conçu.  De  plus  avec  l’aide  de  mon  maître  de  stage,  j’ai  élaboré  un  nouveau  programme  d’exploitation  du  robot  pour  assurer  l’utilisation  de  mon  système.  En  effet,  les  nouvelles  dimensions  mais  également   l’automatisation  de   la   fixation  des  outils  a  nécessité  une  reconception  de  ce  programme    Figure  50  :  outils  obtenus  pour  la  préhension  des  pièces  plastique                                  

               

           

Plaques  polaires  pour  la  fixation  des  Aimants  

Outil  Outil  :  mise  en  plan  de  quelques  outils  en  annexe  6  bis  

   

           

57  

   

 MONTAGE  SUR  LE  DISPOSITIF  D’ESSAI  QUE  J’AI  CONCU  

         

   

 

   

             

                 

   

       

     

Côté  «  S  »  Reprise  et  empilage  

Montage  que  j’ai  conçu  et  assemblé  

Côté    «  H  »  Prise  dans  le  moule  

Système  de  fixation  équipé  d’électroaimants  

Outil  

   

           

58  

     Ci   avant   nous   pouvons    

observer  le  système  de  montage  rapide  par  aimantation  des  outils  sur  le  bras  de  robot  expérimental.  Le  détail  du  fonctionnement  et  de  la  transmission  du  vide  entre  le  robot  et  les  outils  a  été  détaillé  précédemment.      2.2.4)  Essais  et  programmation    Une   fois   que   j’ai   finalisé   le   concept   d’utilisation   de   ce   nouveau   système   de   fixation  d’outils   en   concevant   et   réalisant   un   dispositif   d’exploitation   expérimental   (utilisable  dans   les  mêmes   conditions   que   celles   présentées   sur   la   ligne   de   production)   et   en   le  rendant  opérationnel  afin  de  pouvoir  tester  le  fonctionnement  de  mes  solutions  avant  de  les   installer   sur   le   robot   de   production,   j’ai   ensuite   commencé   à   concevoir   son  programme  de  mise  en  mouvement.    Plus   précisément,   il   a   fallu   dans   un   premier   temps   reconstituer   l’environnement  d’évolution  du  robot  de  production  :  

     

     

       

Pour  cette  reconstitution,  j’ai  utilisé  des  modules  de  rangement  d’atelier  pour  modéliser  les  volumes  et  les  zones  représentant  les  éléments  de  l’environnement  du  robot.          

           

 

Figure  52  :  environnement  du  robot  de  production  

Modules  de  rangement  

Figures  51  :  dispositif  d’essais  

Figure  53  :  environnement  du  robot  d’essai  

   

           

59  

       Puis,   il   a   fallu   commencer   l’élaboration   du   programme.   J’ai   commencé   par   étudier   un  ancien   programme   de   fonctionnement   du   robot   pour   me   familiariser   avec   les  commandes  et  les  fonctions.  J’ai  alors  placé  les  éléments  constituant  l’environnement  du  robot   au   plus   proche   des   conditions   réelles.   Puis,   après   des   mesures,   j’ai   relevé   les  points   importants   du  mouvement   du   robot   pour   pouvoir   incorporer   les   coordonnées  dans  le  programme.  Les  mouvements  ont  été  définis  à  partir  de  commandes  de  base  permettant  de  générer  des  mouvements  rectilignes  (commande  moveL),  ou  des  mouvements  curvilignes   (commande  moveJ).  Les   trajectoires  des  outils  ont  été  particulièrement  soignées  afin  de  perdre  le  moins  de  temps.  Une   version   du   programme   d’exploitation   du   robot   équipé   de   mon   système   de  changement  d’outils  est  disponible  en  annexe  7.  Alors,   en   exploitant   ce   programme   sur   le   dispositif   d’essai,   j’ai   pu   simuler   plusieurs  cycles  de  manipulation  de  pièces  ainsi  que  de  changement  d’outils  illustrés  par  la  figure  ci  dessous  :    

                 

   

                   

Zone  de  prise  des  pièces  que  j’ai  approché  des  ventouses  pour  simuler  la  prise  dans  le  moule  

Manipulation  des  pièces  entre  la  zone  de  prise  dans  le  moule  et  la  station  intermédiaire.  

Station  intermédiaire,  Le  robot  exécute  le  protocole  de  réagencement  des  pièces  avec  le  dispositif  côté  «  H  »  pour  gagner    de  la  place  dans  les  caisses  de    rangement.  

Figures  54  :  étapes  de  fonctionnement  du  robot  d’essais    (  voir  également  page  suivante)  

   

           

60  

     

 

   

                                 

Dépôt  des  pièces  ré  agencées  sur  la  zone  simulant  les  caisses  de  rangement.  

Reprise  des  pièces  au  niveau  de  la  station  intermédiaire  en  vue  d’une  dépose  au  niveau  de  la  zone  simulant  les  caisses  de  rangement.  

Phase  de  dépose  et  reprise  d’un  outils.  C’est  le  changement  d’outil  

Figures  54  continuation  :  étapes  de  fonctionnement  du  robot  d’essais  

   

           

61  

Ainsi,  la  phase  de  tests  qui  a  été  lancée  a  permis  de  valider  le  fonctionnement  de  ma  solution  et  de  mettre  en  évidence  le  gain  de  temps  apporté  par  ma  solution  dans  le   changement   d’outils   du   robot.   Ces   essais   ont   été   concluants   et   nous   nous   sommes  rendus  compte  qu’en  utilisant  mon  système,  un  changement  d’outil  totalement        automatique  (sans  intervention  humaine)  était  possible  (validé  par  des  essais  en  lançant  le  programme  mis  au  point).  Le  robot    équipé  de  la  solution  technologique  que  j’ai  conçu  est  capable  de  récupérer  un  outil   (par   le  biais  d’électroaimants),  de   l’utiliser,  de   le  déposer  une   fois   son  utilisation  finie  et  d’en  récupérer  un  nouveau  ensuite.    J’ai  donc  mené  des  essais  filmés  et  chronométrés  du  changement  automatique  des  outils  qui  m’ont  permis  d’évaluer  le  temps  utilisé  pour  cette  tâche  et  le  comparer  avec  le  temps  mis   par   l’opérateur   lors   du   changement   d’outils   d’ancienne   génération   utilisant   des  montages  à  vis  nécessitant  l’utilisation  d’outils  (  clés,  pinces…)  J’ai   pu   alors   mettre   en   perspective   le   gain   de   temps   apporté   par   ma   solution  technologique.                                                

Figure  55  :  télécommande  d’exploitation  du  programme  que  j’ai  mis  au  point  

   

           

62  

                                                     

               

     

Figure  56  :  essai  de  changement  d’outil  du  côté  «  S  »  et  son  chronométrage.  L’outil  a  été  réceptionné  à  la  main  et  non  déposé  directement  sur  la  table  pour  faciliter  l’amenée  du  nouvel  outil.  

Figure  57  :  essai  de  changement  d’outil  du  côté  «  H  »  et  son  chronométrage.  L’outil  a  été  réceptionné  à  la  main  pour  éviter  qu’il  ne  tombe  car  le  changement  d’outil  se  fait  à  la  verticale.  

   

           

63  

         Nous  remarquons  que  la  durée  totale  de  changement  d’outil  (côté  «  S  »  plus  côté  «  H  »)  est  de  6,82  secondes  plus  7,37  secondes=  14,19  secondes.    Figure   58  :   chronométrage   du   changement   d’outils   de   vieille   génération   sur   le   robot  production  par  un  opérateur                                    Ici  le  temps  passé  pour  le  changement  d’outil  est  de  4  minutes  et  7  secondes  ce  qui  est  beaucoup  plus  long  que  dans  le  cas  du  changement  d’outil  assuré  par  le  système  que  j’ai  conçu  (  14,19  seconde).  Le  temps  est  à  peu  près  divisé  par  16.  Le  gain  de  temps  est  de  3,88  minutes  sur  un  cycle.  Ces  résultats  mettent  en  perspective   l’efficacité  du  système  que   j’ai  conçu  avec   l’aide  de   l’équipe  qui  a  encadré  mon  stage.  Ainsi,  après  ces   tests  et  une  présentation  et  une  démonstration    de  ma  solution  à  mon  équipe  encadrante,  mon  système  de  changements   t  d’outil  rapide  a  été  validé  et  sera  utilisé  dans   les  prochaine  vagues   de   modifications   des   systèmes   de   préhension   robotisés   en   vue   d’un   gain   de  performance.  De  plus,  les  mêmes  essais  ont  été  menés  avec  les    outils  servant  à  manipuler  les  pièces  L-­‐3304  (présentées  avant  dans  le  présent  rapport).  Les  résultats  ont  été  aussi  satisfaisants  ce  qui  à  conforté  la  validation  du  système  de  fixation  alors  conçu.        .    

Figure  59  :  essais  avec  d’autres  types  d’outils  

   

           

64  

           Le   travail   nécessaire   à   la   conception  de   chaque  outil   étant   très   long,   il   ne  m’a  pas   été  possible   de   faire   ce   genre   de   test   avec   tous   les   outils   conçus.   Cependant   les   tests  présentés  ci  dessus  correspondent  à  la  conception  des  outils  les  plus  complexes,  ainsi  le  temps  de  changement  pour  les  autres  outils  ne  peut  être  que  moindre.    2.3]   Analyse   de   mon   travail,   deuxième   partie  :étude   et  analyse  de  matières  plastiques  ABS  en  vue  de  moulage    Cette   partie   est   consacrée   à   l’étude   qui   m’a   été   confiée   concernant   la   recherche   et  l’analyse  d’un  plastique  ABS.    2.3.1)  Mission,  recherche  des  matériaux  et  protocole  d’analyse    Lors  d’une   réunion  d’information  hebdomadaire,  mon  équipe  encadrante  m’a   fait  part  de  la  mission  suivante  :  Il   fallait   que   je   trouve,   au   sein   d’autres   entreprises   Schneider   dans   le   monde,   un  plastique  ABS  teinté  dans  la  masse,  proche  d’un  ABS  actuellement  utilisé  par  ELKO.  En   effet,   l’approvisionnement   de   ce   plastique   utilisé   sur   le   site   de   ELKO   à   Amot   en  Norvège  n’était  pas  suffisant  et  non  régulier,  problème  venant  du  fournisseur.  Alors,  il  m’a  été  demandé  de  trouver  un  autre  plastique  ABS  proche  de  celui  utilisé  (  nom  commercial  :  RAL  1013)  puis  de   l’analyser  afin  de  s’assurer  qu’il   soit   convenable  pour  une  utilisation  sur  le  site  de  moulage  de  ELKO  en  Norvège.  Pour  ce  faire,  j’ai  contacté  plusieurs  personnes  à  travers  l’Europe  dans  différents  sites  Schneider  :  en  Turquie,  au  Danemark,  en  Suède,  en  Allemagne,  en  Norvège.  Finalement,   après   de   nombreux   échanges   et   négociations,   j’ai   pu   obtenir   25   kg   de  plastique  ABS  de  la  part  d’un  site  Schneider  en  Allemagne,  dont  les  caractéristiques  sont  proche  du  RAL-­‐1013  utilisé  chez  ELKO.  A  ce  stade,  il  fallait  lancer  le  moulage  et  l  ‘analyse  des  pièces  moulées  avec  cet  ABS  afin  de   vérifier   qu’il   convenait   à   l’entreprise   ELKO.   Si   ce   plastique   convient,   il   sera   alors  utilisé  dans  les  prochaines  productions  de  pièces.    Ainsi,   j’ai  décidé  tout  d’abord  d’exécuter  un  test  de  colorimétrie  pour  m’assurer  que  sa  teinte  corresponde  avec  celle  actuellement  utilisé  chez  ELKO  puis  un  test  de  tenue  aux  U.V  afin  de  m’assurer  de  sa  tenue  face  aux  rayons  du  soleil  et  enfin  des  tests  de  rayures  permettant  de  caractériser  la  tenue  de  ce  plastique  face  à  toutes  les  agressions  qu’il  peut  subir  lors  de  son  utilisation  en  tant  que  capots  de  prises  de  courant.  En  effet  ces  pièces  sont  couramment  percutées  ou  rayées.  

   

           

65  

Le  plastique  reçu  d’Allemagne  se  présentait  sous  forme  de  poudre  brun  clair.  Il  a  fallu  tout  d’abord  mouler  les  pièces  en  question.  

             

 2.3.2)   Tests   de   colorimétrie  

   Ces  tests  ont  été  menés  à  l’aide  d’un  spectrophotomètre  GrotagMacbeth  Color  i5.  J’ai  alors  comparé  la  teinte  des  pièces  moulées  avec  le  nouvel  ABS  avec  celle  des  pièces  moulées  avec  l’ancien  plastique  ABS.    

                                 

 J’ai  alors  obtenu  les  résultats  suivants  :                    

Figure  60  :sacs  d’ABS  pré-­‐colorés  reçu  

Figure  61  :  pièce  moulée  avec  cet  ABS  :  mise  en  plan  en  annexe  7  bis  

Figure  62  :  spectrophotomètre  

   

           

66  

                                                                                         

Figure  63  :  résultats  obtenus  

   

           

67  

   Nous  remarquons  que  les  points  sur  la  cible  sont  groupés  et  centrés  ce  qui  traduit  le  fait  que   la   teinte   de   la   pièce   moulée   avec   le   nouvel   ABS   est   très   proche   de   la   teinte   de  l’ancien  ABS  utilisé.  Ceci  constitue  un  premier  résultat  positif  dans  le  protocole  d’analyse  de  ce  nouveau  ABS.  Ainsi,  la  prochaine  étape  de  l’analyse  est  un  test  de  tenue  aux  U.V.    2.3.3)  Tests  de  tenue  aux  U.V.    

Ces   analyses   se   sont   appuyées   entre   autre   sur   les   articles   correspondant   aux        repères  2  et  3  dans  la  table  des  bibliographies.  

                 a)  Protocole  d’analyse  et  méthodologie  Ces   tests   on   été   effectués   afin   de   se   rendre   compte   de   la   décoloration   induite   par   les  rayons  U.V  provenant  du  rayonnement  du  soleil.  En  effet  cela  permettra  d’avoir  une  idée  du  vieillissement  de  ces  pièces  moulées  avec  ce  nouvel  plastique  ABS.  Pour  mener  ces  tests,  une  machine  à  lampe  au  Xénon  a  été  utilisée.  Plus  précisément  le  modèle  Heraeus  Suntest  with  Xenon  lamp  type  NXE  1500B.  

 

 

 

Il   s’agit  de   l’instrument  de  paillasse   au  xénon   le  plus   largement  utilisé   au  monde.   Son  design   compact,   sa   simplicité   d’utilisation   et   sa   fiabilité   prouvée   en   font   l’appareil   de  contrôle  qualité  et  de  sélection  en  R&D  idéal  pour  de  nombreux  secteurs,  tels  que  ceux  des   plastiques,   des   emballages   du   papier,   des   produits   pharmaceutiques,   des  cosmétiques.  Une  description  de  l’appareil  est  disponible  en  annexe    Les  pièces  ont  été  testées  selon  la  norme  ISO  4892-­‐2,  method  B.  Les  éprouvettes  sont  exposées  à  des  sources  lumineuses  à  arc  au  xénon  filtrées,  dans  des  conditions   contrôlées   (température,   humidité   et/ou   mouillage).   Différents   types   de  sources   lumineuses  à  arc  au  xénon  et  différentes  combinaisons  de   filtres  peuvent  être  utilisées  pour  répondre  à  différentes  exigences.   L´ISO  4892-­‐2:2006  spécifie  des  méthodes  pour  l´exposition  d´éprouvettes  à  des  sources  lumineuses   à   arc   au   xénon,   en   présence   d'humidité,   pour   reproduire   les   effets   de  vieillissement   qui   se   produisent   lorsque   des   matériaux   sont   exposés,   dans   des  environnements  d'utilisation  finale  réelles,  à   la   lumière  du   jour  et  à   la   lumière  du   jour  filtrée  à  travers  un  vitrage  de  fenêtre.

Figure  64  :  machine  de  test  de  tenue  aux  U.V  

   

           

68  

 

 

Conditions  de  test:  

Filtre:  en  borosilicate  

Lumière:  0,5  W/m²  a  340  nm  

Durée  d’exposition  aux  U.V: 500 ± 5 heures  

Conditions  de  conservation  post-­‐test  : 500 ± 5 heures   dans   le   noir   à   température  ambiante (20-25°C).

Mesure   de   la   décoloration:   évaluation   de   la   valeur   db,   mesurée   sur   l’échantillon  immédiatement  après  le  conditionnement  post-­‐analyse  et  durant  l’analyse.  

Echantillons:  Plans  et  surfaces  brillantes  

Référence  du   test:   l’analyse  porte   sur  deux  échantillons.  Un   subit   l’exposition  aux  U.V,  l’autre,  la  reference,  est  maintenue  dans  l’obscurité.  

Référence  pour  le  déroulement  de  l’analyse:  ce  test  suit  les  consignes  et  règles  énoncées  dans  la  norme  ISO  4892-­‐2  méthode  B.  

Méthode  et  grandeurs  mesurées  

La  couleur  est  un  aspect  visuel.  Plusieurs  variables  des  trois  facteurs  principaux  incluant  la   source   lumineuse,   l'échantillon   et   l'observateur,   affectent   la   perception   visuelle   de  couleur.                                                                                                                                                                                                                                                                                Colorimétrie   :En  1931,   la  Commission   Internationale  de   l’Eclairage  (CIE)  a  proposé  un  diagramme   basé   sur   les   lumières   monochromatiques   de   longueurs   d'onde   700  nm  (rouge),  546,1  nm  (vert),  435,8  nm  (bleu-­‐violet)  

• La  composante  L  est  la  clarté  qui  va  de  0  (noir)  à  100  (blanc).  

   

           

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• La   composante   a   représente   une   gamme   de   600   niveaux   sur   un   axe  rouge(+299  valeur  positive)  →  vert  (-­‐300  valeur  négative)  en  passant  par  le  gris  (0).  

• La  composante  b  représente  une  gamme  de  600  niveaux  sur  un  axe  jaune(+299  valeur  positive)  →  bleu(-­‐300  valeur  négative)  en  passant  par  le  gris  (0).  

 Le  système  de  caractérisation  de  couleur  s’appelle  donc  le  système  CIELab  Les   instruments   mesurant   la   couleur   produisent   des   valeurs   dans   le   système   de  coordonnée   X,Y   et   Z   à   partir   de   valeurs   tabulées   (   crée   par   le   CIE   )   fonction   de   la  longueur  d’onde  des  couleurs.  Ces  valeurs  de  tristimulus  sont  converties  en  valeurs    CIELAB  L   ,  a  b  à  partir  de   formules  mathématiques  complexes  gérées  directement  par  les  logiciels  d’exploitation  de  la  machine  d’analyse.  CIELAB  est  un  système  à  3  dimensions  où  L  représente  la  clarté/obscurité,  a  représente  la  balance  rouge/vert  et  b  représente  la  balance  jaune/bleu.    En   comparant   un   échantillon   à   une  norme  ou  un   standard  de   référence   le   delta   ou   la  différence  des  valeurs  sont  rapportées.  Nous  pouvons  alors  obtenir  une  distance  entre  deux  couleurs.  C’est  ce  que   j’utiliserai  dans   l’analyse  de  mon  test  de   tenue  aux  U.V.  En  effet,    dans  mon  cas,  la  valeur  b  sera  mesurée  sur  une  pièce  moulée  exposée  aux  U.V  au  bout  de  250  puis  500  heures.  En  même  temps,  cette  valeur  b  sera  mesurée  sur  une  pièce  plongée   dans   l’obscurité.   A   la   fin   du   test   la   différence   entre   les   deux   valeurs   sera  mesurée   à   250   et   500   heures   et   nous   pourrons   obtenir   un   delta   b,   nous   donnant     la  distance   entre   ces   deux   couleurs   sur   l’axe   bleu-­‐jaune.   Cela   nous   donnera   une   idée   du  «  jaunissement  »  des  pièces  en  ABS  blanc  après  une  exposition  aux  U.V  .    Ainsi  :  ·  un  ΔL  positif  est  plus  clair  et  une  valeur  négative  est  plus  sombre,    ·  un  Δa  positif  est  plus  rouge  et  une  valeur  négative  est  plus  verte    .  un  Δb    positif  est  plus  jaune  et  une  valeur  négative  est  plus  bleue    Le  graphique  3-­‐D   ci-­‐dessous   montre   la   relation  entre   ces   valeurs   .                                

Figure  65  :  représentation  en  trois  dimensions  du  système  CIElab  

   

           

70  

Une  autre  valeur  permet  de  caractériser  une  différence  de  couleur  :  ΔE  ΔE     est  une  valeur  de  différence  de   couleur   totale,   elle   est   représentée  par   la   formule  mathématique  ci-­‐après  :            Le   delta   E   correspond   à   la   distance   entre   deux   couleurs   placées   dans   l’espace   des  couleurs.  Dans  le  cadre  de  mon  étude  cette  valeur  sera  également  évaluée  de  la    même  manière  que  delta  b.    Ainsi,  de  manière  à  évaluer  mon  annalyse,  voici  des  valeurs  de    Δa,  Δb  et  ΔE  de  référence  permettant  de  valider  ou  non  le  test  :  Une  valeur  de  ΔE  inférieure  à  1  n’est  pas  perceptible  à  l’oeil  nu.    Quelques  valeurs  remarquables  de  ΔE  :  0  à   0,25  :   il   n’y   a   pas   de   variations   ou   elle   est   très   petite,   les   deux   couleurs   sont   en  parfaite  concordance.    0,25  à  0,5  :  les  variations  sont  petites  la  différence  entre  les  couleurs  est  acceptable    0.5  à  1  :  les  variations  sont  faibles  ou  moyennes  encore  acceptables    1  à  2  :  les  variations  sont  moyennes,  acceptables  pour  certaines  applications    2  à  4  :  les  variations  sont  grandes  et  acceptables  pour  peu  de  cas,  pour  des  applications  spéciales    Supérieur  à  4  :  très  grandes  variations,  ce  n’est  plus  acceptable    Valeurs  acceptables  pour  Δa  et  Δb  :  Δa  compris  entre  -­‐2  et  +2  et  Δb  compris  entre  -­‐2  et  +8.  

b)  Résultats  et  leur  analyse  

Après   l’analyse  des  deux  échantillons,  un  plongé  dans   l’obscurité  et   l’autre  soumis  aux  rayons  U.V,   la  machine   d’analyse  m’a   fourni   directement   les   valeur   de  Δb  et   ΔE.   Je   ne  m’intéresse   pas   à   Δa   car   nous   voulons   caractériser   le  «  jaunissement  »  de  l’ABS  testé.    

 

 

 

   

Figure  66  :  tracé  de  Δb  en  fonction  du  temps  d’exposition  en  heures  

   

           

71  

     

 

   

   Après  analyse  de  ces  valeurs  et  en  les  comparant  aux  valeurs  de  Δb  et  ΔE,   je  me  rends  compte  que  les  variations  de  couleur  entre  l’échantillon  plongé  dans  l’obscurité  et  celui  exposé  aux  U.V  sont   faibles  et  acceptables  Δb  et  ΔE  sont   inférieurs  à  0,51.  Cela  signifie  que  la  décoloration  de  la  pièce  moulée  est  faible  donc  son  comportement  est  bon  pour  l’usage   auquel   elle   est   destinée.   Elle   est   assez   résistante.   Cette   deuxième   étape   de   la  caractérisation  de  ces  pièces  moulées  en  ABS  est  donc  validée.    2.3.4)  Tests  de  rayures    

Ces   analyses   se   sont   appuyées   entre   autre   sur   les   articles   correspondant   au        repère  4  dans  la  table  des  bibliographies.  

 Ces  expérimentations  auront  pour  but  de  déterminer  des  régimes  élastiques,  plastiques  et   l’apparition   des   fissurations   sur   des   capots   de   protection   de   prises   électriques.   En  effet,   les  pièces  moulées,  destinées  à  être  utilisées  comme  capots  de  prises  électriques  faisant   partie   d’une   gamme   professionnelle   et   haut   de   gamme,   la   déformation,   la  fissuration  ainsi  que  la  dégradation  visuelle  du  produit  pourraient  être  un  inconvénient  pour   la   vente  mais   aussi   pourraient   présenter   un   risque   dans   le   cas   de   détérioration  trop  importante  au  fil  du  temps.  Concernant  ces  tests,  le  matériau  n’étant  pas  transparent,  les  expérimentations  réalisées  seront   des   essais   de   rayures   classiques   avec   des   observations   par   microscopie  interférométrique   cofocal   pour   la   morphologie   de   la   rayure   (observation   des  caractéristiques  du  sillon  plastique  créé  par  l’indenteur  et  endommagement).

a)  Protocole  d’analyse  et  méthodologie

Lors  de  ces  tests  de  rayures,  les  essais  ont  été  menés  pour  déterminer  les  transitions  des  régimes  élastiques,  plastiques  et  de  fissuration.    

Figure  67  :  tracé  de  ΔE  en  fonction  du  temps  d’exposition  en  heures    

   

           

72  

     Protocole  d’analyse  et  préparation  des  échantillons    L’échantillon  testé  a  été  coupé  en  bandes  qui  ont  été  collées  sur  des  lames  de  verre.  Afin  de   cerner   au   mieux   les   différentes   transitions   élastiques,   plastiques   et   de   fissuration  vingt  rayures  de  longueur  10  mm  parallèles  espacées  de  500  μm  ont  été  réalisées  sur  la  surface   de   l’échantillon.   L’indenteur   choisi   est   un   indenteur   sphérico-­‐conique   en  diamant   avec   un   rayon   de   100   μm   et   un   cône   de   60°.   Les   expérimentations   ont   été  menées  à  vitesse  de   rayure  constante   (30  μm/s)  mais  avec  une   force  normale  utilisée  pour   réaliser   chaque   rayure   augmentant   linéairement   entre   0   et   5  N.   Notons   que   ces  tests  ont  été  mené  à  température  ambiante  (25°C).  Suite  à  ces  essais,  les  surfaces  rayées  ont  été  balayées  en  microscopie  interférométrique  confocal   pour   l’acquisition   de   la   topographie   de   surface   et  mesure   de   la   valeur   de   la  largeur  des  sillons  résiduels.  

 

b)  Résultats  et  analyses  

Figure  68  :  topographie  des  différentes  rayures  observée  par  microscopie  interférométrique  confocal  

   

           

73  

 

Rayure  15  

Rayure  14  

Rayure  13  

Figures  68  continuation  :  topographie  des  différentes  rayures  observée  par  microscopie  interférométrique  confocal  

   

           

74  

Figure  68  continuation  :  topographie  des  différentes  rayures  observée  par  microscopie  interférométrique  confocal  

Sur   les   images  de   la   figure  68,   est  montré  un  aperçu  de   la   zone   rayée.  Une  échelle  de  couleur  permet  de  caractériser  la  profondeur  des  sillons.  Les  raies  bleues  correspondent  aux   creux   des   sillons   qui   sont   eux   même   bordés   de   raies   rouges   progressivement  apparentes.  Ces  dernières,  en  altitudes  positives,  traduisent  l’apparition  de  bourrelets  le  long  des  sillons,  ce  qui  est  caractéristique  du  passage  dans  le  domaine  plastique.  Ainsi,  les  rayures  1  et  2  de  la  figure  68  ne  présentent  pas  de  sillons  résiduels  car  ces  rayures  sont  dans  le  domaine  élastique.  Sur  cette  figure  sont  présentées  uniquement  les  rayures  du  domaine  élastique  et  plastique.  En  effet,  dans  le  cas  des  rayures  où  la  fissuration  était  présente,  leur  image  n’est  pas  accessible  par  cette  technique  car  la  topographie  générée    en   surface   est   trop   chaotique.   Les  mesures   de   largeur   de   sillons   ont   été   réalisées   en  mesurant   la   distance   entre   les   points   les   plus   élevés   des   bourrelets   latéraux.   Une  vingtaine  de  mesures  ont  été  réalisées  au  minimum  par  sillon  résiduel.    

Ces  essais  ont  permis  d’évaluer  la  force  normale  ainsi  que  la  largeur  des  sillons  résiduels  par  rayure.  Ces  valeurs  sont  visibles  dans  le  tableau  de  la  figure  69.  De  plus,  les  valeurs  des   forces   tangentielles   et   normales   sont   visibles   sur   les   figures   70   et   71.   Ces   deux  valeurs  nous  permettent  alors  d’évaluer  le  coefficient  de  frottement  apparent  (μapp)  ce  qui   nous   permettra   d’avoir   une   idée   du  moment   d’apparition   de   la   fissuration,   ce   qui  n’est  pas  possible  par  simple  observation  optique.    

Figure  69  :  relevé  des  largeurs  de  chaque  sillon  de  rayures  ainsi  que  des  forces  normales  et  tangentielles  pour  chaque  rayures  

Rayure  12  

 

   

           

75  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure  70  :  tracé  de  la  force  normale  appliquée  pour  chaque  rayure  

Figure  71:  tracé  de  la  force  tangentielle    relevée  pour  chaque  rayure  ainsi  que  de  sa  dispersion.  (  sur  cette  figure  sont  représentés  des  diagrammes  en  boites  :  les  rectangles  bleus  représentent  les  positions  des  premiers  et  des  troisièmes  quartiles,  à  l’intérieur  de  ces  rectangles  les  traits  rouges  représentent  les  médianes,  les  branches  partant  de  ces  rectangles  représentent  les  valeurs  extrêmes  des  séries  représentées  

Figure  72  :  tracé  du  coefficient  de  frottement  apparent  pour  chaque  rayure  utilisant  également  des  digrammes  en  boite.  

   

           

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Après   avoir   répertorié   les   valeurs   des   forces   normales   et   tangentielles   pour   chaque  rayure,     nous   pouvons   observer   que   les   rayures   16   à   20   présentent   des   valeurs   du  coefficient   de   frottement   apparent   avec   des   dispersions   considérables.   Ceci   est   du   à  l’apparition  de  fissurations  lors  de  la  création  des  rayures.  

En  suivant  le  modèle  proposé  par  Lafaye  et  al.  2008,(  étude  menée  sur  du  PMMA,  j’ai  fait  l’analogie  avec  mon  étude  d’ABS)  une  régression  a  été  réalisée  en  prenant  en  compte  les  valeurs  de  largeur  de  sillons  mesurées  et  des  forces  normales  appliquées  (figure  73),  en  laissant   libre   les   valeurs   des   coefficients   que   l’on   veut   déterminer.   L’équation   utilisée  était  une  équation  exponentielle,    

𝑓(𝑥)   =  𝑎   ∗  𝑥𝑏.   Après   la   réalisation   de   la   régression,   les   coefficients   a   et   b   ont   pu   être  déterminés.  La  variable  x  représente  la  force  normale  appliquée.  

𝑓(𝑥)  =  𝑎  ∗  𝑥𝑏,  avec  l’intervalle  de  confiance  à  95%  :  𝑎  =  96.76  (86.77,  106.8)  et  

𝑏  =  0.4707  (0.362,  0.5794).  

La   valeur   du   coefficient   b   de   la   régression   proche   de   0.5,   indique   que   le   matériau   a  atteint  le  domaine  plastique.  Avec  cette  régression,  il  est  possible  de  déterminer  à  quelle  force   (ou   avec   quelle   profondeur   des   sillons)   la   transition   vers   un   comportement  totalement  plastique  a  lieu.  La  phase  élastique  apparaît  là  ou  il  n’y  a  pas  de  traces,  il  y  a  un   recouvrement   de   l’empreinte   laissée   par   l’indenteur,   la   valeur   de   la   largeur   de   la  rayure   est   égale   à   zéro.   Puis,   cet   ABS   passe   dans   un   régime  mixte   entre   élasticité   et  plasticité.  En  accord  avec  le  modèle  énoncé  par  Lafaye  et  al.  la  plasticité  totale  au  niveau  du   contact   est   atteinte   seulement   quand   la   largeur   de   la   rayure   (L   figure   73)   est  proportionnelle   à   la   force   normale   appliquée   à   la   puissance   ½.   Dans   le   cas   ou   le  coefficient  b  est   inférieur  à  ½  ,   la  plasticité  n’est  pas  complète.  Ici,  dans  cette  étude,  ce  n’est   pas   le   cas   car   l’intervalle   de   confiance   pour   le   coefficient   b   est   (0.362,   0.5794).  Cette  valeur  de  coefficient  ½  est  une  observation  empirique  pour   le  cas  avec  vision   in  situ.  D’après  les  graphiques  de  la  figure  73,  pour  la  force  supérieure  1.12  N  les  matériaux  présentent   un   comportement   plastique   (dans   le   cadre   de   sollicitation   de   la   méthode  expérimentale  appliquée  ou  la  largeur  de  la  rayure  peut  être  considérée  proportionnelle  à  la  force  normale  appliquée).  La  largeur  du  sillon  résiduel  relatif  à  cette  transition  est  de   98.6   μm.   En   considérant   un   contact   en   demi-­‐cercle   (domaine   plastique),   l’aire   de  contact   peut   être   déterminée   et   ensuite   la   pression   moyenne   de   contact   pour   cette  transition.  La  valeur  de  l’aire  de  contact  est  égale  à  3819  μm2  et  la  pression  moyenne  est  égale  à  293  MPa.  De  même,  une  valeur  de  pression  moyenne  peut  être  déterminée  pour  la  transition  plastique/fissuration.  Cette  transition  a  lieu  à  approximativement  342  MPa  (en  considérant  un  contact  en  demi-­‐cercle,  L  =  163  μm  et  Fn  =  3.57  N).  

 

   

           

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 Observations  :    Après  avoir  mené  ces  tests  de  rayures,  je  peux  remarquer  que  l’apparition  du  domaine  plastique   se   fait   aux   alentours   de   1,12N   et   que   la   fracture   du   plastique   se   fait   aux  alentours    de  3,77N.  Ceci  représente  des  valeurs  relativement  faibles,  surtout  pour  une  utilisation  de  ces  capots  dans  un  milieu  industriel  où  ils  seront  exposés  à  de  nombreux  chocs  et  rayures  ayant  parfois  des  forces  de  pression  relativement  élevées.  Ce  domaine  plastique  étant  atteint,  la  surface  des  échantillons  est  endommagée  irréversiblement.  Pour   rendre   ce   plastique   ABS   plus   résistant   face   à   ces   chocs   et   rayures   plusieurs  solutions  sont  peut  être  possibles  :    -­‐  l’application  d’une  peinture  ou  d’un  vernis  sur  ces  pièces  ABS  après  leur  moulage.  Le   vernis   va   augmenter   la   résistance   à   la   rayure,   augmenter   la   part   élastique   dans   la  réponse  du  contact  glissant.  Le  vernis  doit  «  entourer  élastiquement  »  les  rugosités  de  la  pointe.   Un   vernis   anti-­‐rayure   n’empêche   pas   les   déformations   plastiques   mais   va  empêcher  les  microrayures  dans  le  macro  sillons.  

Exemples   de   vernis   disponibles  : Vernis   29143   de   chez   Brillant   Direct,   un   vernis   bi  composant  acrylique-­‐polyuréthanne,  ultra  brillant,  avec  un  très  bel  aspect  optique  ainsi  qu’une  très  bonne  résistance  aux  produits  chimiques  et  aux  rayures.

Autre  fournisseur  français  :  CTS  

-­‐   une   autre   protection   possible   pour   cet   ABS   sont   les   dépôts   galvaniques   de  métaux:  chrome,  chrome  noir,  or,  palladium,  ruthénium  satiné  ou  brillant.  Les  métaux  précieux  

Figure  73  :  tracé  des  valeurs  de  largeur  des  sillons  résiduels  en  fonction  de  la  force  normale  appliquée  pendant  les  essais  de  rayure  effectué  sur  l’échantillon  d’ABS.  Un  fit  exponentiel  a  été  réalisé  ,  ce  qui  permet  d’identifier  le  domaine  plastique.  Ce  domaine  correspond  aux  ponts  sur  la  courbe  qui  vérifient  la  loi  f(x)=a*x^(1/2)  conformément  au  modèle  proposé  par  Lafaye  et  al  en  2008    

   

           

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seront  peut  être  utilisables  dans  des  cas  de  recherche  de  résultats  esthétiques  pour  des  gammes  prémiums.  Un  prestataire  possible  pour  ce  genre  de   traitements  est  CTS  France.  

 3]   MON   STAGE   DANS   UNE   PERSPECTIVE   DE          FORMATION      3.1)  Un  apprentissage  formateur    3.1.1)  Connaissances  acquises  

Ce  stage  a  été  l’occasion  de  découvrir  plus  précisément  le  monde  de  l’entreprise,  d’avoir  une  approche  des  mécanismes  d’évolution  de  vie  d’un  projet  au  sein  d’une  société,  de  sa  naissance   sous   forme  d’idée  à   sa   réalisation.  En  effet,  pour  ma  part,   j’ai  pu  me   rendre  compte  des  interactions  entre  les  équipes  de  travail,  le  bureau  d  ‘étude  où  je  travaillais,  les  achats  qui  ont  commandé  les  pièces  dont   j’avais  besoin  ainsi  que  l’atelier  où  j’ai  pu  monter  mes  préhenseurs.  Ce   fut  pour  moi,   la  première  fois  où   je  devais  travailler  avec  quasiment   tous   les   services   d’une   entreprise,   cerner   leurs   fonctions   respectives   et  collaborer  avec  eux  pour  mener  à  bien  mon  projet.    En  effet,  ce  stage  m’a  permis  de  suivre  un  projet  dans  sa  totalité  :  de  la  demande  qui  m’a  été   faite,   en   passant   par   l’étude   et   la   recherche   de   solutions,   pour   arriver   à   la  présentation  de  mes  recherches  et  la  présentation  au  client.    La  plus  importante  nouveauté  pour  moi  durant  ce  stage  fut  le  contact  permanent  avec  le  département   de   production   pour   qui   je   devais   concevoir   un   système   le   plus   efficace  possible.  En  effet  dans  mon  cas,   j’ai  eu   la  chance  d’avoir  un  réel  enjeux  avec  un  aspect  financier  ce  qui  est  à  mon  sens  un  facteur  très  motivant  car  cela  m’a  permis  d’avoir  une  idée  encore  plus  précise  du  travail  d’ingénieur  en  gérant  au  mieux  mon  temps  de  travail.    Ce  stage  m’a  permis  aussi  de  me  confronter  à  de  nouveaux  équipements  et  de  nouvelles  techniques  au  niveau  de   la  découverte,  de   l’utilisation  de   l’énergie  pneumatique,  et  du  choix  des  matériaux  pour  une  réalisation  spécifique    Cela   a   été   également   l’occasion   pour   moi   d’affiner   ma   façon   d’aborder   un   problème  professionnel   tout   en   appliquant   les   notions   que   j’ai   pu   apprendre   à   l’INSA.   Plus  précisément,   ce  projet   s’est  présenté   comme  une   sorte  d’aboutissement  du   savoir  que  j’ai  pu  engranger  lors  de  mon  cursus  mais  dans  un  cadre  professionnel.  Cependant,  une  des   difficultés   les   plus   importantes   a   été   d’appliquer   des   notions   théoriques   pour   la  résolution  de  problèmes  avec  des  personnes  qui  ont,  elles,  en  plus  l’expérience  et  qui  ont  la  gentillesse  de  me  considérer  comme  leur  homologue  bien  que  je  ne  suis  qu’élève.  Une      

   

           

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 différence   apparaît   vite   car   la   théorie   change   beaucoup   de   la   pratique   mais   ces  personnes  m’ont  très  vite  formé  pour  que  tout  se  passe  au  mieux.    De  plus,  la  récolte  d’informations  dans  la  recherche  de  solutions  à  été  un  point  clé  de  ce  stage.  Le  partage  des  idées  et  des  informations  s  ‘est  très  bien  passé  et  d’une  manière      assez   simple   et   spontanée  :   soit   par   une  demande  de   rendez-­‐vous   dans   le   bureau  des  personnes  à  qui   je  voulais  poser  des  questions  ou  sous   forme  de   réunions  qui  ont  été  programmées   tout   au   long   de   mon   stage   afin   de   faire   le   point   sur   mon   travail   et  d’échanger  de  nouvelles  idées.  Cependant  une  chose  diffère  grandement  dans  la  diffusion  des  information  par  rapport  à  ce   que   nous   connaissons   dans   notre   cursus   d’ingénieur  :   pour   se   procurer   des  informations   il   m’a   fallu   souvent   solliciter   plusieurs   services   ou   personnes   pour   un  même  problème.   Il  s’est  donc  posé   le  problème  de   la  disponibilité  des  personnes  pour  répondre  aux  questions.  En  effet  cela  ne  se  présente  pas  dans  notre  cursus  car   lors  de  nos  projets   les  professeurs  sont   toujours  présents  pour  répondre  à  nos  questions.  Ces  situations   se   sont   présentées   comme   un   facteur   moteur   pour   chercher   des   solutions  alternatives  afin  de  pouvoir  faire  avancer  le  projet  à  temps.  Cela  a  été  des  occasions  de  prendre  des  initiatives.  Hors   de   mon   travail   initial,   grâce   à   la   gentillesse   de   certaines   personnes   qui   m’ont  encadrées,  j’ai  pu  avoir  quelques  petites  formations  à  l’utilisation  de  certaines  machines.  Par  exemple  une  machine  d’usinage  numérique.      Enfin,   j’ai  pu  mettre  en  pratique  certaines  des  notions  que  j’ai  pu  acquérir  lors  de  mon  double  master   en   ingénierie   des   surfaces.   Entre   autre   j’ai   pu   appliquer  une  démarche  d’analyse   scientifique   pour   caractériser   un   plastique   ABS.   Il   m’a   alors   été   possible    d’avoir   une   première   expérience   de   caractérisation   scientifique   et   théorique   de  matériaux   en   vue   d’une   application   technique   (moulage).   Jusqu’à   maintenant   mon  expérience   consistait   à   concevoir   des   systèmes   sans   que   je   ne   m’intéresse   très  précisément  aux  matériaux  qui   les  constituent  ainsi  qu’à   leur  comportement.  Ainsi   j’ai  pu,  dans  le  cas  de  pièces  moulées  en  plastique  découvrir  et  analyser  leur  comportement  une   fois   leur   réalisation   faite.  Cette  partie  d’analyse   se  place  à  mon  sens  en  aval  de   la  conception   pure   et   m’a   permis   de   découvrir   une   autre   partie   du   cycle   de   vie   d’un  produit  :  son  évolution  et  son  comportement  après  conception  et  réalisation.      3.1.2) Relations  humaines  

Mon   intégration   dans   cette   entreprise   m’a   également   permis   d’aborder   l’aspect  relationnel   dans   l’entreprise.   C'est-­‐à-­‐dire,   découvrir   de   nouvelles   relations   humaines  professionnelles   qui   ne   sont   pas   celles   que   nous   pouvons   voir   dans   la   vie   courante  :  apprendre  à  satisfaire   les  personnes  nous  demandant   le  travail,  apprendre  à  connaitre  ses   collaborateurs,   échanger   avec   eux   pour  mener   au  mieux   les   études   que   je   devais  réaliser,  pour  que  le  travail  se  fasse  dans  les  meilleurs  conditions.  J’ai  pu  donc    

   

           

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 m’apercevoir   que   l’aspect   relationnel   est   omniprésent   dans   une   entreprise   et  conditionne   en   grande   partie   le   résultat   du   travail   surtout   quand,   comme     moi   on  découvre  un  poste  et   les  débuts  sont  souvent  difficiles.     Je  peux  noter  également  qu’au  cours  de   ce   stage   j’ai  pu  être   confronté  à  différents   types  de  mentalités  en  entreprise,  dans   mon   cas   surtout   conditionnée   par   l’âge   et   l’ancienneté   des   travailleurs.   Les  générations  les  plus  jeunes  ont  plutôt  tendance  à  se  tourner  vers  une  recherche      d’innovation,  à  agir  plus  rapidement  et  à  tirer  des  conclusions  de  leurs  actions.  Alors  que  les  personnes  ayant  plus  d’ancienneté  ont  plus  tendance  à  passer  plus  de  temps  à  l’étude  de  ce  qu’ils  vont  faire,  à  s’inspirer  d’anciens  montages  ou  bien  à  récupérer  des  éléments  de  montages   plus   anciens.   Cependant   j’ai   pu   remarquer   que   la   cohabitation   entre   ces  différentes  générations  se  fait  sans  problèmes  et  que  chacun  arrive  à  en  tirer  profit  car  je  me  suis  rendu  compte  que  les  uns  avaient  souvent  besoin  de  autres  pour  des  conseils  en  fonction  des  affinités  générationnelles  face  à  la  technologie.  C’est  pourquoi  le    partage  des     savoirs   est   à   mon   sens   une   chose   possible   chez   ELKO   car   j’ai   été   témoin   de  nombreux   échanges   de   connaissances.   De   plus   cette   entreprise   est   munie   d’un   local  d’archives     où   chacun   peut   s’inspirer   de   montages   plus   anciens.   Mais   encore,   il   est  courant   que   d’anciens   travailleurs   interviennent   en   temps   que   consultants   ou   d’avoir  des  formations  technologiques  pour  tous  les  âges  et  grades.  Ainsi  il  ne  me  semble  pas  y  avoir  de  clivage  générationnel    ni  de  décalage  dans   les  connaissances.  Un  fait  est  aussi  marquant  :  les  relations  entre  les  employés  et  leurs  chefs  sont  relativement  informelles.  En   effet,   je   n’ai   pas   retrouvé   de   relations   purement   hiérarchiques   et   froides   entre   les  ouvriers  et  leurs  supérieurs.  Ils  se  parlent  avec  beaucoup  de  simplicité  et  de  respect,  les  échanges   vont   dans   les   deux   sens.   J’ai   noté   également   que   les   chefs   prennent   soin   de  leurs  employés,  qu’ils  les  soutiennent  et  qu’ils  s’intéressent  à  leur  travail.  Face  à  cela,  il  me  semble  qu’il   faut  prendre  un  certain   recul  et   faire   la  part  des   choses  :   ceci   est  une  très  bonne  expérience  mais  peut-­‐être  que  cette  ambiance  ne  se  retrouve  pas  forcément  dans  toutes  les  entreprises.      3.2)Bénéfices  du  stage    3.2.1)  Liens  avec  notre  cursus    Pour   conclure   sur   ce   stage,   je   pense   qu’il   constitue   un   bon  moyen   pour   prendre   une  troisième  fois  du  recul  par  rapport  à  l’enseignement  que  j’ai  suivi  à  l’INSA  de  Strasbourg.  En   effet   il   nous   permet   d’avoir   un   aperçu   précis   du  monde  de   l’entreprise,  monde   où  nous  évoluerons  dans  les  prochaines  années.  A  mon  avis,  ce  stage  vient  en  complément  du   cursus   d’ingénieur,   il   apporte   à   l’enseignement   théorique   de   l’INSA   une   vision   de  certaines   applications   de   théories.   En   fait,   j’ai   pu   illustrer   certains   cours   par   exemple    d’automatisme   pour   le   suivi   de   la   programmation   du   robot   ou   encore   d’analyse  fonctionnelle  pour  la  recherche  de  solutions.  L’enseignement  théorique  suivi  à  l’école  est  essentiel  car  il  nous  permet  d’avoir  des  bases  solides  et  j’ai  pu  m’en  rendre  compte  lors  des  explications  que  l’on  m’a  faites  sur  le  fonctionnement  de  certaines  machines  ou    

   

           

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 installations  :   il  m’a  alors  été  souvent  possible  de  me  ramener  à  certaines   théories  qui  m’ont  été  enseignées  pour  cerner  globalement  leur  fonctionnement.  Cela  m’a  permis  de  ne  pas  être  submergé  par   la  complexité  de  certaines   installations  et  de  me  débrouiller  dans  leur  compréhension  essentielle.  Cependant,  à  mon  sens,  la  chose  qui  nous  manque  peut-­‐être  le  plus  en  tant  qu’élève  ingénieur  est  l’expérience  du  monde  de  l’entreprise.  Ce  stage   nous   permet   donc   de   nous   familiariser   avec   le  mode   complexe   de   l’entreprise  :  nous  y  découvrons  surtout  de  nouvelles  relations  humaines,  une  nouvelle  dynamique  de      formation  animée  d’un  rythme  de   travail   totalement  nouveau  dicté  par   les  ordres  que  l’on   reçoit.     Ce   qui   est   le   plus   nouveau   pour   moi   et   le   plus   bénéfique   est   de   me  familiariser   avec   les   relations   humaines   d’équipe,   domaine   dans   lequel   nous   serons  constamment   confrontés.   C’est   pourquoi,   peut   être   faudrait-­‐il   réitérer   ces   expériences  plus  souvent  mais  avec  des  durées  moindres,  sous  forme  de  petit  module  comme  celui  que   nous   avons   suivi   en   sécurité,   pour   pouvoir   appliquer   les   théorie   enseignées   dans  une  toute  nouvelle  dynamique  de  travail  :  celle  de  l’entreprise.    3.2.2)  Découverte  de  soi  

 Tout  d’abord     j’ai  eu  une  nouvelle  vision  du  métier  de  d’ingénieur  :  avant  mon  stage   je  pensais   qu’un   ingénieur   faisait   le   plus   souvent   un   travail   essentiellement   basé   sur   la  technique   et   la   réalisation.   En   fait   grâce   à  mon   stage   je  me   suis   rendu   compte   qu’un  ingénieur  pouvait  avoir  un  métier  pouvant  être  créatif,  pouvant  avoir  dans  certains  cas  de  grandes  responsabilités  et  surtout  des  libertés  dans  l’exécution  de  ses  taches.      Ensuite   une   chose   a   été   aussi   très   nouvelle   pour  moi  :   le   travail   en   autonomie   quasi-­‐totale  :   une   fois   que   les   instructions   de   travail  m’urent   été   données,   je   pouvais   gérer  mon  travail  comme  je  le  voulais  et  je  pouvais  faire  la  demande  de  tout  matériel  qui  me  paraissait  utile  dans  mon  étude.  La  chose  la  plus  importante  pour  mes  employeurs  était  un  résultat  dans  les  délais.  Au  premier  abord    ceci  est  assez  déroutant  mais  m’a  obligé  à  me  dépasser  dans  certains  cas  et  à  utiliser  toutes  mes  ressources  et  connaissances  afin  d’assurer  un  résultat.  De  plus  ce  fonctionnement  m’a  permis  de  me  familiariser  avec  un  travail  où  j’étais  le  seul  responsable  de  la  réussite  du  prototype  qui  m’avait  été  donné  à  concevoir   et   avec   les   relations   entre   travailleurs   car   j’étais   certaines   fois   dans  l’obligation  de  demander  de   l’aide   aux   autres  membres  du  bureau  d’étude.   Cela   a   été  une  expérience  de  prise  de  responsabilités.  En  plus  de  cela,   le  passage  d’une  activité  scolaire  à  une  activité  salariée  m’a  donné  un  certain   sens   des   réalités   du   travail   et   m’a   permis   de   voir   ma   réaction   dans   un   tel  contexte.      Un  autre  point  a  été  très  important  pour  moi  :  au  départ  cette  liberté  de  travail  que  l’on  m’a   donné   a   provoqué   chez   moi   un   sentiment   de   désordre   et   j’ai   été   gêné   car   nous  avons   l’habitude  d’être  encadré  depuis   toujours.   J’ai   fini  par   constater  qu’un  mode  de  fonctionnement  efficace  en  découle  ;  j’ai  ainsi  découvert  une  capacité  à  m’adapter  à  un  système  d’organisation  peut-­‐être  déroutant  au  départ  mais  efficace.  

   

           

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 Pour  finir,   j’ai  du  faire  face  à  une  situation  particulière  :  certains  ingénieurs  travaillant  avec  moi  avaient  du  mal  à  me  considérer  comme  élève.   Ils    avaient  tendance  à  penser  que   j’avais   déjà   le   savoir   nécessaire.   Or   ce   sont   eux   qui  m’apprenaient   beaucoup.   En  effet   il   fallait   que   j’écoute   avec   attention   leurs   conseils   car   ils   savaient   beaucoup   de  choses  que  je  ne  savais  pas.  Ce  genre  de  situation  nous  pousse  à  faire  preuve  d’humilité    à  s’en  rappeler  pour  notre  future  carrière  afin  d’être  très  à  l’écoute  du  personnel  pour  le  bien  de  l’entreprise.                                                                            

   

           

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CONCLUSION    C’est   chez   ELKO   que   j’ai   effectué   pendant   20   semaines  mon   stage,   troisième   de  mon  cursus  à  l’INSA  de  Strasbourg.    Après  ma  rapide  intégration  dans  une  équipe  de  travail  soudée  et  accueillante,  j’ai  pu  exercer  le  métier  d’ingénieur  dans  deux  projets  :  Le  premier  consistait  à  l’optimisation  et  à  l’automatisation  d’un  système  de  changement  d’outil  de  préhension  de  pièces  en  plastique  sortant  d’une  presse  à  injecter.    Le  second,  quant  à  lui  consistait  à  l’analyse  scientifique  d’une  matière  plastique  ABS  en  vue  d’une  validation  pour  la  production.  Ce  stage  m’a  permis  d’avoir  une  vision  globale  du   métier   d’ingénieur   en   menant   une   étude   de   conception   ainsi   qu’une   analyse   de  comportement  de  matières  plastiques  au  cours  de  leur  vie.  J’ai  pu  aborder  deux  aspects  de  ce  métier  :  l’aspect  technique  et  scientifique    Cette   expérience  m’a  permis   tout  d’abord  de  découvrir  de  près     le  monde   l’entreprise  avec   les   situations   les   plus   diverses   auxquelles   nous   pouvons   être   confrontés.   Les  relations   au   sein   d’une   équipe   de   travail   m’ont   en   particulier   intéressé   par   leur  nouveauté   et   leur   complexité.   Cela  m’a   permis   de   voir   comment   se   tisse   et   s’organise  l’ensemble  des  tâches  au  niveau  d’un  groupe  de  travail.    De  plus,  j’ai  bénéficié  d’une  sensibilisation  et  d’une  formation  à  la  sécurité  en  entreprise,  complément  indispensable  de  la  formation  reçue  à  l’INSA.      J’ai  également  acquis  de  nouvelles  connaissances  techniques  et  scientifiques    en  matière  de  conception  et  d’analyse  de  matériaux.  J’ai  eu  la  chance  de  pouvoir  aborder  plusieurs  aspects   du   métier   d’ingénieur   comme   la   conception,   la   programmation,   la   robotique  ainsi  que  la  caractérisation  de  matières  plastiques  par  le  biais  d’analyses  scientifiques.    Enfin,  ce  stage  à  été  très  bénéfique  dans  l’évolution  de  mon  niveau  d’anglais  :  en  effet  ce  dernier  s’est  déroulé  intégralement  en  langue  anglaise  et  j’ai  pu  alors  atteindre  le  niveau  C2  lors  du  test  Europass  de  la  bourse  Erasmus.  La   disponibilité   des   personnes   qui   m’ont   accompagné   a   favorisé   l’acquisition   de  connaissances  techniques  et  scientifiques.  C’est  grâce  à  la  bonne  volonté  de  chacun  que  j’ai  pu  me  familiariser  avec  les  méthodes  de  travail  d’un  bureau  d’étude  et  comprendre  la  nécessité  évidente  de    rapprocher  les  bureaux  d’études  et  les  services  de  production  :  l’efficacité  et  le  qualité  du  travail  en  dépend  largement.            

   

           

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BIBLIOGRAPHIE        

-­‐ Chevalier A., Guide du dessinateur Industriel, Edition Hachette, 2003-2004 (Repère 1 dans le rapport)

-­‐ Interprétation of color data, PolyOne Corporation, version Octobre 2005 (Repère 2 dans le rapport)

-­‐ Bejjani C., Khothabi N., Labib, C., Les couleurs, Mathématiques Appliquées et Génie Industriel, 2009, (Repère 3 dans le rapport)

-­‐ Lafaye S., Gauthier C., Schirrer R., Analyzing friction and scratch tests without in situ observation, février 2008 (Repère 4 dans le rapport)