Des technologies robotiques modernes, des équipements de transformation de pointe et une vision d’entreprise axée sur la santé, la sécurité et l’environnement ne sont pas des caractéristiques généralement associées aux carrières de pierres, mais l’investissement dans de nouvelles installations et la volonté de produire de façon durable une pierre naturelle ou d’ingénierie de JWQ (Johnson Wellfield Quarries), établie à Huddersfield, ont permis de développer le potentiel de cette carrière de 150 ans.
JWQ fait partie du Groupe Myers, un regroupement d’entreprises familiales fondé dans les années 50 dont l’objectif est de fournir des matériaux au secteur de la construction. La carrière Johnson Wellfield est située tout près d’Huddersfield et son histoire remonte à la révolution industrielle. Elle a été achetée par le Groupe Myers en 1978 et a fait depuis l’objet d’investissements majeurs et récurrents. Le plus récent investissement est la mise en place d’une installation d’usinage utilisant des robots 6 axes Stäubli de même que le plus récent logiciel de CAO/FAO Robotmaster, le tout intégré dans le système de production développé pour JWQ par CR Solutions de Rochdale.
Au fil des ans, JWQ a fourni du grès de qualité supérieure pour plusieurs projets d’envergure, comme le pavage et les sièges du Paternoster Square de Londres ou la très réussie restauration du St George’s Square d’Huddersfield. Lorsque l’occasion de produire des jardinières et des bancs en grès artistiquement sculptés pour la revitalisation du Tudor Square et la rénovation du Crucible Theatre réalisées par le conseil de ville de Sheffield s’est présentée, John Myers a été convaincu qu’une approche radicale d’usinage de pierre naturelle était requise.
Pour trouver l’équipement de transformation permettant d’usiner la pierre en une vaste gamme de formes, JWQ a effectué des recherches sur les techniques de production alternatives qui ont mené à la conclusion qu’une solution robotisée à 6 axes sur mesure était à favoriser. En consultation, CR Solutions a offert une expertise et des conseils additionnels à l’entreprise.
La prise de contact initiale avec Stäubli Robotics de Telford a rapidement été suivie d’une démonstration de la capacité de leurs robots à 6 axes pour usiner la pierre selon les formes souhaitées et la précision requise. Puis, une visite de leur usine à la fine pointe de la technologie située dans la région de la Haute-Savoie en France a convaincu JWQ que Stäubli souhaitait non seulement fournir un machinerie 6 axes de dimension appropriée mais qu’ils étaient de plus déterminés à travailler en équipe pour obtenir des résultats satisfaisants pour ce projet difficile.
Bien qu’il existe d’autres solutions propriétaires pour le secteur de la maçonnerie, les obligations contractuelles du projet Sheffield exigeaient un niveau d’engagement exceptionnel de la part de toutes les parties concernées. JWQ a donc opté pour une solution sur mesure proposée par une équipe de fournisseurs spécialisés. La conversion de dessins CAO en instructions pouvant être utilisées pour commander un bras robotisé est un domaine spécialisé, et Robotmaster est reconnu comme le principal fournisseur de logiciels permettant cette transposition. Chacune des pierres des jardinières était une véritable œuvre d’art aux formes organiques et les fichiers nécessaires à leur usinage étaient si volumineux qu’ils ont testé les limites du logiciel.
La vaste gamme de robots offerte par Stäubli comprend maintenant des robots d’usinage. Ils sont capables d’un usinage à grande vitesse; une broche peut être directement intégrée dans l’avant-bras du robot. L’entraînement de la broche et tous les services associés, tels que le refroidissement et la lubrification, peuvent être placés à l’intérieur du bras du robot et connectés aux différentes alimentations via le pied du robot. Cette conception assure une classe de protection IP65 pour l’ensemble du bras robotisé et IP67 pour le poignet. Une option de mise sous pression peut également être spécifiée, si requis.
Le logiciel VAL HSM de Stäubli contrôle le bras robotisé et en gère toutes les fonctions; le logiciel Robotmaster/Mastercam est quant à lui utilisé pour importer et traduire les données de CAO/FAO ainsi que pour appliquer et optimiser les trajectoires d’outils du robot à 6 axes dans le langage VAL3 de Stäubli, qui sera ensuite utilisé pour commander le robot. Le logiciel perfectionné Robotmaster permet de programmer le bras robotisé aussi facilement qu’un outil d’usinage à commande numérique par ordinateur (CNC); il génère automatiquement les trajectoires d’outil et les optimise selon le modèle du robot en détectant les collisions potentielles grâce à une simulation visuelle complète du procédé d’usinage du robot.
La précision et la reproductibilité des robots d’usinage Stäubli ont été démontrées par des tests réalisés sur des matériaux variés comme des alliages, des aciers inoxydables, de l’Iconel 600 ou de l’aluminium. L’usinage de la pierre de Crossland Hill ne diffère pas de celui de tout autre matériau en ce sens que le choix de l’outillage est critique à la précision obtenue.
La démonstration d’usinage sur pierre aux installations de Stäubli a convaincu JWQ que des robots avaient la capacité d’usiner et de sculpter la pierre. Trois robots à 6 axes RX270 avec logiciel Robotmaster ont été commandés. La conception et la construction du dispositif de production multirobot et des stations d’usinage de même que la conception et l’outillage du mandrin ont toutes été réalisées par des équipes internes du Groupe Myers, alors que l’intégration électronique a été réalisée par CR Solutions.
L’usinage robotisé a de plus ouvert la porte à de nouvelles textures de surface de la pierre, ce qui améliore considérablement l’esthétisme du produit qui présente une apparence novatrice et artistique. Ces textures seraient difficiles, voire même impossibles, à obtenir par tout autre procédé de fabrication.
Shaun Berry, directeur de section chez JWQ, note que les robots d’usinage ont apporté un autre avantage intéressant à son entreprise : « Un de mes objectifs principaux est d’améliorer l’environnement de travail de nos employés; traditionnellement le travail des tailleurs de pierre s’effectue dans un environnement industriel dangereux et les vibrations des ciseaux pneumatiques qu’ils utilisent peuvent entraîner des blessures. Le nouveau système robotisé élimine complètement ces dangers. »
Les robots d’usinage ouvrent de nouveaux marchés pour Stäubli; déjà, leur meilleure adaptabilité et leur coût plus faible par rapport aux outils d’usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) traditionnels sont appréciés des clients souhaitant des capacités d’usinage tournées vers le futur. La gamme de robots offerte par Stäubli est sans cesse en développement; les robots à vitesse élevée et à grande précision traditionnellement utilisés dans les domaines de la pharmaceutique, de l’électronique et du plastique trouvent maintenant de nouvelles applications dans des marchés peu robotisés. La gamme comprend à ce jour des robots à 4 ou 6 axes ayant des capacités de manutention allant de 1 à 250 kg et dont la portée maximale est de 3 210 mm. De plus, de nouvelles applications sont continuellement développées par les utilisateurs lorsqu’ils prennent conscience de tous les avantages d’une compréhension et d’une appréciation globales des nombreuses capacités de ces robots perfectionnés et faciles à utiliser.