Quotidien des Usines

Machines-outilsFaire face aux nouvelles normes de sécurité

, , ,

Publié le

Machines-outils

Faire face aux nouvelles normes de sécurité

La machine-outil est-elle enfin sortie du marasme ? Des frémissements sont perceptibles dans les carnets de commandes. Et le salon Machine-outil94, qui aura lieu du 16 au 20mai au Parc des expositions de Paris-Nord- Villepinte, marquera, il faut l'espérer, le début d'une reprise tant attendue.

Un gigantesque dossier préoccupe depuis plusieurs mois, et pour trois ans encore, fabricants et utilisateurs de machines: celui de la sécurité. La directive "machines " et ses décrets d'application imposent une mise en conformité rapide des matériels avec les nouvelles règles de sécurité. Des textes trop sévères? Une législation trop contraignante et trop coûteuse? La polémique fait rage. Les fabricants de matériels de protection sont prêts. Les rénovateurs de machines et les sociétés de conseil misent sur ce nouveau marché. Et les industriels font leurs comptes. Une excellente occasion pour eux de se pencher sur l'état réel de leur parc, avec un oeil neuf et une préoccupation renforcée, la sécurité des hommes. Sécurité toujours, mais pour les machines cette fois, la détection du bris d'outils se développe également. En quelques années, méthodes et matériels ont beaucoup progressé. Machine-outil94 sera une excellente occasion de faire le point.



sécurité des hommes

La réglementation un sujet explosif

Sans vouloir remettre en cause les fondements mêmes de la nouvelle législation européenne, les industriels français reprochent aux Pouvoirs publics d'être dangereusement perfectionnistes.





La sécurité met en danger les entreprises françaises. Cette phrase, à première vue antinomique, résume à elle seule le sentiment des industriels français face à la récente mise en application des nouvelles directives européennes sur la sécurité. Pour Jean-Pierre Peyrical, directeur du service sécurité, conditions de travail et environnement de l'Union des industries métallurgiques et minières (UIMM), la mise en place de ces directives dans les pays européens "est une partie de poker menteur avec douze joueurs qui ont des jeux de cartes différents". Jean Fürstenberger, chef du service technique au Syndicat des constructeurs français de machines-outils (Symap), ajoute que "ces directives sont si contraignantes et si compliquées que nous risquons d'être obligés de faire valider nos machines neuves à partir d'essais en laboratoire. Ce qui est économiquement impensable, surtout quand les machines sont fabriquées sur mesure". Ces propos reflètent l'état d'esprit des industriels français, qui redoutent de faire les frais de la réglementation. Les législateurs européens et français ont réussi l'exploit de se mettre à dos constructeurs de machines et utilisateurs.

Des exigences mal comprises

Des chiffres astronomiques circulent en effet dans la profession. L'UIMM parle d'une dépense de l'ordre de 30 milliards de francs dans le secteur de la métallurgie pour mettre en conformité le parc en service d'ici à deux ans et demi! Les constructeurs parlent, quant à eux, de perfectionnisme dangereux qui risque fort de handicaper la compétitivité des entreprises européennes face à des pays qui se préoccupent peu ou prou des aspects sociaux dans les entreprises. Il leur paraît également injustifié que ces nouvelles directives européennes touchent principalement les machines. Car, si l'on se réfère aux derniers chiffres publiés par la Caisse nationale d'assurance maladie (Cnam), les accidents sur machines représentent moins de 6% des accidents dans les entreprises. Alors que la part des accidents dus aux opérations de manutention, par exemple, atteignent près de 32%! "Ces dépenses de mise en conformité sont disproportionnées par rapport aux statistiques 1991 de la Cnam, qui font état d'un coût moyen des accidents sur machine par entreprise de la métallurgie proche de 2400francs par an seulement, constate Michel Mauge, chef du service risques physiques et mécaniques de l'Institut national de recherche et de sécurité (INRS). Et même après la mise en conformité d'une machine, les risques d'accident ne sont pas nuls." Cette crainte compréhensible des industriels est motivée par l'amalgame que font certains entre plusieurs directives européennes annoncées en même temps. Il faut distinguer deux grandes familles d'exigences. Les premières, intégrées dans la directive "machines", fixent les règles techniques de sécurité que les constructeurs doivent introduire dès la conception de leurs produits. Les deuxièmes, inscrites dans la directive "utilisation des équipements de travail", appelée aussi directive "sociale", s'appliquent aux opérateurs. Les entreprises concernées ne sont donc pas les mêmes: d'un côté, il y a les constructeurs; de l'autre, les utilisateurs, même si, au final, c'est toujours sur la constitution des machines que vont porter tous les efforts pour améliorer la sécurité. Ces exigences européennes se différencient également par leurs dates de mise en application. Pour ce qui concerne les machines déjà en service dans les ateliers, les décrets français nos 93-40 et 93-41 du 11janvier 1993 (qui découlent de la directive européenne) sont applicables depuis janvier 1993 et laissent aux entreprises un délai de quatre ans (1erjanvier 1997) pour mettre en conformité leurs équipements. En revanche, les dispositions de la directive "machines", ou plutôt ses transpositions françaises en plusieurs décrets du 29juillet 1992 (92-765, 92-766...), sont en vigueur depuis janvier 1993. Une période transitoire pour leur mise en application autorise, jusqu'au 1erjanvier 1995, de mettre sur le marché des matériels répondant soit à la réglementation nationale, soit aux dispositions européennes. Sur la prévention, la directive européenne ne fait que compléter notre législation actuelle, notamment pour ce qui concerne les risques liés aux vibrations, à l'utilisation de lasers et à l'émission de rayonnements dangereux. "Son apport le plus important est de considérer les risques liés à la maintenance et ceux liés à la mise en oeuvre des installations automatisées", explique Michel Chotard, chargé de mission "sécurité et équipements de travail" au Cetim. Malgré quelques réticences, les constructeurs sont prêts à jouer le jeu de la sécurité, bien qu'il soit difficile pour eux de répercuter les surcoûts entraînés sur le prix de vente..., surtout dans la conjoncture actuelle. En revanche, les utilisateurs sont moins enclins à payer la facture pour mettre leur parc en conformité. Les constructeurs d'automobiles français annoncent déjà une facture de plus de 1,5milliard de francs, alors que l'aéronautique table sur près de 500millions de francs! L'addition semble être encore plus difficile à supporter pour les petites entreprises. D'après les premiers résultats de l'enquête que mène actuellement Jean-Pierre Peyrical auprès des entreprises de la métallurgie, une PME de moins de 100salariés devra dépenser, d'ici à la date fatidique du 1er janvier 1997, entre 300000francs et 1,5million de francs suivant son activité. Un investissement qui, bien entendu, ne lui apportera aucun gain en termes de productivité. La révolte des industriels français est d'autant plus virulente que le ministère du Travail a renforcé les termes de la directive européenne. Alors que la directive "machines" est totale, c'est-à-dire que tous les pays de la CEE doivent se conformer strictement aux exigences européennes, la directive "sociale" propose des prescriptions minimales de sécurité que chaque Etat peut compléter en fonction de sa propre législation. C'est notamment le cas en France, avec l'obligation pour les entreprises d'établir un plan de mise en conformité de leurs parcs pour le 30juin 1995. D'ici à un an, les entreprises doivent faire un inventaire de tous leurs matériels, réaliser une évaluation technique des travaux à effectuer pour se conformer aux prescriptions techniques de la directive, et, enfin, mettre en place un échéancier de réalisation d'ici au 1erjanvier 1997, alors que d'autres grands pays européens comme l'Allemagne et l'Italie n'ont même pas encore transposé la directive en droit national. Les industriels français ont également le sentiment que les rédacteurs de la directive "sociale" se sont un peu trop inspirés de la directive "machines" sans se rendre bien compte qu'il est techniquement et économiquement irréaliste d'ajouter sur une machine ancienne des dispositifs de sécurité identiques à ceux qui ont été intégrés dès la conception. "Les spécifications techniques pour la mise en conformité des machines en service étant trop vagues, certains inspecteurs du travail, des Cram et d'organismes agréés ont tendance à utiliser celles qui ont été définies pour les machines neuves", commente Frank Gambelli, directeur juridique adjoint de la Fédération des industries mécaniques (FIM).

A la recherche d'un plus juste équilibre

Craignant le pire pour les PME-PMI, déjà fragilisées financièrement par la crise, la profession s'organise pour contre-attaquer sur le plan politique. L'UIMM incite actuellement les industriels de la métallurgie à évaluer dès à présent le montant des dépenses à effectuer. "Nous pourrons ainsi présenter les résultats de cette enquête au gouvernement et au ministère du Travail d'ici à la fin de l'année ", déclare Jean-Pierre Peyrical. Le ministère du Travail commence à se rendre compte des dégâts que risque de subir le tissu industriel français. Une circulaire, envoyée aux directeurs régionaux et départementaux, de décembre dernier stipulait déjà que "les inspecteurs et contrôleurs du travail sauront faire preuve de discernement dans l'application de la réglementation". La situation ne paraît donc pas inextricable. Malgré la fronde des organismes professionnels, les discussions ne sont pas bloquées entre les industriels et les Pouvoirs publics. Le ministère du Travail prépare actuellement une circulaire qui stipulera les prescriptions techniques destinées à la mise en conformité des presses. De leur côté, les industriels se regroupent progressivement, profession par profession, pour élaborer eux-mêmes des textes adaptés à leurs métiers.





Les adresses utiles

UNM, Union de normalisation de la mécanique, 39-41, rue Louis- Blanc 92400 Courbevoie. Tél.: (1) 47-17-67-67.

Cnam, Caisse nationale de l'assurance maladie, direction de la prévention et des risques professionnels, 33, avenue du Maine BP7, 75755 Paris Cedex15. Tél.: (1) 45-38-60-38.

Symap, Syndicat de la machine-outil, de l'assemblage et de la productique associée, 45, rue Louis- Blanc 92400 Courbevoie. Tél.: (1) 47-17-67-17.

INRS, Institut national de recherche et de sécurité, 30, rue Olivier-Noyer 75680 Paris Cedex14. Tél.: (1) 40-44-30-00.

Cetim, Centre technique des industries mécaniques, 52, avenue Félix-Louat 60304 Senlis. Tél.: 44-58-32-66.

Afnor, Association française de normalisation, tour Europe, Cedex7, 92080 Paris-la Défense. Tél.: (1) 42-91-55-55.

FIM, Fédération des industries mécaniques, 39-41, rue Louis- Blanc 92400 Courbevoie. Tél.: (1) 47-17-60-00.



Les constructeurs sont déjà en conformité avec les directives européennes



Les constructeurs ne se plaignent pas de la nouvelle réglementation européenne. "Seuls quelques détails sont à revoir sur nos centres d'usinage et nos fraiseuses, précise Jean Buonocore, directeur de l'usine Vernier, à Nice. Le seul problème concerne la mise en place d'un protège-copeau devant la fraise." La nouvelle législation oblige en effet les constructeurs à asservir électriquement ce dispositif, ce qui entraîne un surcoût que Vernier estime à 3000francs environ. Après un audit du LNE, le constructeur Cazeneuve a dû installer une barre de sécurité devant la vis mère de ses tours parallèles classiques. Sur ses machines à commande numérique, le logiciel a été modifié pour intégrer une marche impulsionnelle de la machine en manuel les portes semi-ouvertes. "Nous n'avons pas dû réviser fondamentalement la conception de nos rectifieuses, déclare de son côté Daniel Molle, P-DG de RDC. Le bâti et la fonderie avaient déjà été étudiés pour recevoir un capotage intégral, obligatoire dorénavant." Ici aussi les dispositifs de sécurité - capotage, appareil d'aspiration de fumées, système de protection contre les incendies... - engendrent un surcoût qui avoisine 5% du prix de la machine. Dans le cas des fraiseuses Huron Graffenstaden de grande taille (course en X de 4mètres, par exemple), le capotage devient très encombrant pour l'utilisateur, puisqu'il doit faire 2,20mètres de haut et 10mètres de long! Autre problème plus difficile à résoudre pour le constructeur: le blocage des axes lors des interventions manuelles. "Nous avons décidé d'équiper tous les moteurs d'axes de freins de secours, mais nous ne savons pas exactement si cette solution est suffisante pour être conforme à la nouvelle législation", confie Guy Bitterolf, responsable technique et développement. Cette incertitude d'être bien en conformité avec la nouvelle directive n'est pas une exception. Car toutes les dispositions techniques à prendre en compte pour être en droit de mettre une machine sur le marché ne sont pas toutes définies. Les normes européennes sont de trois types. Celles de typeA, qui fixent les principes, les notions générales en matière de sécurité sur machine, celles de type B, qui définissent les familles de risques et les composants de sécurité, et celles de type C, qui détaillent les dispositifs à mettre en place par catégorie. Ces dernières sont les plus utiles, mais aussi les plus en retard! La pression des constructeurs des différents pays européens n'y est pas étrangère. Chacun proposant les solutions les mieux adaptées à ses machines.





La prévoyance des Constructions mécaniques de Sochaux

En tant que fabricant de machines transferts et spéciales d'usinage, de chaînes d'assemblage et d'installations de ferrage pour l'automobile, les Constructions mécaniques de Sochaux (filiale de Peugeot-Citroèn-Industrie) ont fortement anticipé les exigences européennes en matière de sécurité. "Nous travaillons beaucoup sur la sécurité des machines depuis la mise en application des décrets français de 1980, explique Albert Gerin, directeur des Constructions mécaniques de Sochaux. Nous veillons déjà à la non-accessibilité des pièces en mouvement (protecteurs physiques fixes et mobiles), à l'intégration de la sécurité au niveau des asservissements, à la mise en place de protections immatérielles (barrières optiques) pour les chaînes d'assemblage et de soudage, au développement de la formation dans ce domaine. Les dernières exigences européennes nous obligent seulement à compléter les manuels d'utilisation et d'entretien et à développer des actions de formation ". Ce qui n'empêche pas le groupe Peugeot Citroèn Industrie de travailler sur l'interprétation des nouveaux décrets pour vérifier la conformité de ses matériels vis-à-vis de la législation européenne.



MISE EN CONFORMITE

Un nouveau marché pour les PME

Reconstruction de machines et fabricants de dispositifs de protection misent sur la nouvelle réglementation pour accroître leurs ventes.



La poule aux oeufs d'or? A écouter les lamentations des industriels, qui chiffrent en dizaines ou en centaines de millions de francs les travaux nécessaires à la mise en conformité de leurs parcs, les spécialistes de la rénovation et des équipements de sécurité devraient se frotter les mains. "Pour le moment, ce sont surtout les grands groupes qui ont amorcé ce travail, affirme Pierre Loyez, directeur commercial et marketing de la société de contrôle AINF. Renault avance le chiffre de 200millions de francs pour l'ensemble de ses usines, soit l'équivalent de l'investissement total de son usine de Douai. Et les responsables d'Ascométal estiment ce coût à 700000francs pour chacun de leurs ateliers." Pour Claude Stérin, P-DG de Sata (une entreprise de Breuilpont, dans l'Eure, spécialisée dans la protection de machines), " l'obligation ne sera effective que fin 1996. Les entreprises estiment donc qu'elles ont du temps. Et elles n'ont pas d'argent!". Le marché, encore balbutiant, devrait donc prendre de l'ampleur dans les prochaines années. Mais sera-t-il vraiment rentable? "Actuellement, la mise en conformité s'effectue souvent dans le cadre d'une rénovation plus complète, affirme Jean-Pierre Nicaise, directeur technique du groupe CMS, à Saint-Céré, dans le Lot, qui réalise la moitié de ses 100millions de francs de chiffre d'affaires dans la rénovation de machines-outils. Elle va sans doute nous procurer une augmentation de chiffre d'affaires, mais pas nécessairement du résultat." La mise en conformité offerte comme une cerise sur le gâteau, en prime d'un travail complet de reconstruction? Les rénovateurs de machines-outils le craignent... Tout le monde n'est pas aussi pessimiste cependant. De nombreuses petites entreprises spécialisées dans des équipements de protection comptent bien profiter de ce marché. Ainsi SCMD, une PME de neuf personnes installée à Aix-les-Bains, vient de mettre sur le marché des panneaux modulables destinés à la protection des tours verticaux. "Nous protégeons une centaine de machines par an, explique Cécile Thimon, responsable du marketing. Nous avons ainsi travaillé sur une ligne complète de Volvo en Suède." RC-Modèles, un fabricant de soufflets de protection qui emploie quatorze personnes à Custines, en Meurthe-et-Moselle, travaille lui aussi sur mesure. Il vient néanmoins de mettre au point un soufflet standard, destiné aux tours parallèles, qui protège la vis mère et la barre de chariotage sans démonter les éléments. "Cet équipement est en phase de présérie, explique Chantal Patard, P-DG de l'entreprise. Nous avons déjà quelques commandes. Mais il n'y a pas encore un gros marché." Un peu de patience.





Les forgerons ont pris de l'avance

Parmi les professions de la mécanique, les forgerons sont certainement les plus avancés dans leur réflexion sur la mise en conformité des machines. Une dizaine d'experts, issus d'entreprises différentes et aidés par le Cetim, se sont réparti le travail. Chacun se consacre à un type de machine différent: contre-frappes, marteaux- pilons, machines de cisaillage, presses, etc. Jean-Paul Couturier, responsable du service maintenance et travaux neufs des Forges de Courcelles (330personnes à Nogent, en Haute-Marne) fait partie de ce groupe, et il travaille plus spécifiquement sur les presses et les chauffeuses à induction. Il a réalisé un premier chiffrage pour son entreprise: "Nous disposons de douze postes de forge, comportant chacun une chauffeuse à induction, une presse ou un marteau-pilon, et des équipements annexes. D'autre part, nous sommes équipés d'une cinquantaine de machines-outils pour le travail final des pièces. " "La mise en conformité de l'ensemble de ce matériel représente un investissement d'environ 5millions de francs, poursuit Jean-Paul Couturier. Depuis 1980, nous avons progressivement refait nos équipements pour les mettre en conformité avec le décret de juillet 1980. L'application de la directive "machines" va nous obliger à envoyer deux ou trois machines à la ferraille, parce qu'elles ne pourront pas être mises en conformité. Globalement, le rajeunissement des machines va être plutôt positif, mais l'utilisation de certains dispositifs de sécurité va probablement ralentir le travail ou le changement d'outils. "





TRANSFORMER UNE CONTRAINTE EN PROJET D'ENTREPRISE



La mise en conformité des machines ne concerne pas seulement les seules machines-outils. Tous les équipements de production sont visés: machines d'emballage ou de conditionnement, machines à papier, machines textiles, etc. Dans le domaine textile, l'exemple des Peignages Amédée, une filiale du groupe Chargeurs qui emploie 500personnes dans le Nord, est intéressant. "Depuis près de deux ans, nous avions entrepris des travaux de modification sur nos machines, explique Jean-Marie Delahais, responsable de la direction ingénierie. Lorsque les textes réglementaires sont apparus, nous en avons pris connaissance et nous avons réalisé une première estimation. Les modifications imposées prolongeaient et renforçaient le travail déjà entrepris. Mais les coûts s'annonçaient importants, de l'ordre de plusieurs centaines de milliers de francs, et ces travaux se heurtaient à des problèmes physiques d'implantation des machines: l'étroitesse des couloirs de circulation, par exemple, rendait impossible la mise en place de portes de sécurité. Difficile de justifier ces dépenses et de déménager toutes les machines pour de seules raisons de sécurité." Parallèlement à cette réflexion, les Peignages Amédée s'interrogeaient sur deux autres points: l'amélioration du process et la propreté. "Nous nous sommes aperçus que, en traitant ensemble les trois problèmes de la sécurité, du process et de la propreté, l'impact de chacune de ces contraintes diminuait, et que chaque coût se justifiait plus facilement. Par exemple, le déplacement des machines permettait d'avoir un "lay out" plus large, et donc une amélioration du process. Les trois problèmes sont aujourd'hui traités simultanément, et nous en avons fait un véritable projet d'entreprise.

O.E.



L'éducation nationale à la pointe de la sécurité



Plus de 60000ma-chines âgées d'une vingtaine d'années en moyenne: le parc de l'Education nationale, disséminé dans les établissements d'enseignement technique, constitue à l'évidence un beau terrain d'essais pour les spécialistes de la sécurité des machines. A la suite des manifestations lycéennes de 1990 et de quelques accidents graves, un vaste programme de rénovation a été entrepris, région par région. "Chaque conseil régional établit son propre cahier des charges, en tenant compte des exigences du décret et en ajoutant éventuellement des dispositions spécifiques en fonction de ses moyens financiers, explique un responsable de l'INRS. Les machines sont ensuite groupées par familles, et la rénovation de ces lots fait l'objet d'appels d'offres." La région Ile-de-France, par exemple, qui regroupe plus de 12000machines, s'est donné trois ans pour réaliser ce gigantesque travail. "Nous avons remporté des appels d'offres pour 926tours en Bretagne, 815tours en Lorraine et 345 fraiseuses à Lille, indique Claude Stérin, P-DG de la PMI normande Sata. La réception de ces machines est ensuite faite par les Caisses régionales d'assurance maladie ou par les organismes certificateurs. Une machine-outil de lycée est utilisée de manière moins intensive qu'un équipement industriel, mais ces contrats pour l'Education nationale nous ont quand même donné une bonne expérience."



L'AVIS DE L'EXPERT

Claude Séguéla

Responsable technique de la société de contrôle AIF

Quelle est la marche à suivre pour établir un bilan de conformité ?

Il faut commencer par un inventaire détaillé des matériels concernés. Il ne faut garder dans cet inventaire que les machines qui seront conservées en 1997. Il faut ensuite classer ces machines par grandes catégories pour optimiser le contrôle. Beaucoup de PME peuvent former deux ou trois techniciens en interne pour qu'ils soient capables de réaliser eux-mêmes l'évaluation de la conformité des machines standards. Pour les matériels plus complexes, l'assistance extérieure est souvent utile.

Quels enseignements tirez-vous de vos premières interventions dans les entreprises?

Les entreprises ont souvent des cahiers des charges trop ambitieux, et confondent mise en conformité avec mise aux normes. L'installation d'arrêts d'urgence, par exemple, n'est obligatoire que si elle augmente le niveau de sécurité de la machine. Certains coûts sont très élevés parce que les entreprises sont allées au-delà des obligations.

La mise en conformité affecte-t-elle la productivité de la machine?

Il est rare, sauf en automatisant totalement, que la mise en conformité fasse gagner du temps. La productivité risque donc de baisser. C'est pourquoi l'évaluation des travaux et la décision finale ne peuvent être laissées aux seuls techniciens effectuant le contrôle. Il faut établir un compromis entre la production et la sécurité



PROTECTION DES MACHINES

Des outils plus sûrs sous haute surveillance

La sécurité ne concerne pas seulement les hommes. Des systèmes de surveillance de l'usure et du bris des outils coupants permettent de protéger les pièces usinées, les outillages et, bien sûr, les machines.



La rupture des outils pendant une opération d'usinage constitue un risque majeur sur les machines à commande numérique fonctionnant de manière automatique. En effet, elle peut entraîner une détérioration irrémédiable de la pièce, mais également abîmer la machine (désaligner une broche, par exemple). Le bris d'outil a plusieurs origines. La principale, car systématique, provient de l'usure. Lorsque les arêtes de coupe s'émoussent, les efforts exercés augmentent, jusqu'à entraîner une rupture. L'hétérogénéité de la matière est également un facteur de casse. Dans une fonte, par exemple, la présence de carbure qui n'a pas été mis en solution occasionne un point dur qui risque de briser l'outil. Les erreurs de programmation qui provoquent une collision entre l'outil et la pièce sont aussi à l'origine de casses. Cette dernière cause est loin d'être négligeable. L'université technique de Munich, lors d'une étude récente, a montré que les pertes dues aux erreurs de programmation s'élèvent, par machine, en moyenne, à 80000 francs par an! Heureusement, des remèdes existent. Plusieurs sociétés, comme Sandvik, Artis, Bilz et Montronix, ont développé des dispositifs de surveillance de l'usure. Selon les machines, différents procédés existent. Sur celles utilisant des outils tournants (forets, tarauds ou fraises), on rencontre principalement deux procédés: la mesure des efforts (pression et couple), le contrôle de la puissance moteur dans le temps en association avec une détection de vibration. En ce qui concerne les outils fixes, en particulier en tournage, les capteurs d'efforts piézo-électriques sont les plus répandus. Cependant, d'autres pistes sont explorées, comme la mesure de la température de l'arête de coupe.



L'IntelliTool mesure les efforts

La mesure des efforts de pression et de couple exercés sur l'outil est très efficace pour surveiller des opérations de taraudage et de perçage. L'IntelliTool de Sandvik, qui sera dévoilé lors de la Biennale de la machine-outil à Paris, emploie cette technologie. "Les tarauds et les forets sont des outils relativement fragiles, et, s'ils cassent dans la pièce, les réparations sont coûteuses et délicates", explique Eric Leclercq, spécialiste produits Automation chez Sandvik France. L'IntelliTool se compose d'un moniteur de surveillance et de porte-outils équipés d'une jauge de contrainte. Lors du perçage du premier trou, l'appareil s'étalonne. L'information est transformée en signal numérique à l'intérieur même du porte-outils, ce qui supprime tous les problèmes de parasitage. Le calculateur qui équipe l'unité centrale affecte un numéro à chaque porte-outils et y associe les valeurs correspondantes. L'IntelliTool peut ainsi prendre en charge jusqu'à 20000outils différents! Autre avantage, il se monte sur n'importe quel type de centre d'usinage sans que cela nécessite une adaptation particulière. La Snecma s'intéresse de près à ce dispositif. Dans son établissement de Corbeil, par exemple, les machines doivent percer des matériaux très durs, réalisés, notamment, par métallurgie des poudres. La rupture d'un foret en cours d'usinage peut avoir des conséquences catastrophiques,les pièces usinées étant très coûteuses! L'IntelliTool résulte du développement d'une première version d'appareil qui existe toujours (le TM2000). Les deux systèmes utilisent le même principe de mesure. Mais, sur cette première version, le capteur d'efforts est intégré à la broche de la machine, ce qui demande une collaboration précoce avec le fabricant de machines-outils. Sandvik travaille avec des fabricants de machines spéciales, comme René Clément et Peugeot Machines-outils. L'avantage du TM 2000: un seul capteur suffit pour tous les outils. Résultat: plus le nombre d'outils est important, plus le dispositif est rentable. Autre différence: sur le TM2000, le signal est analogique (et non numérique comme sur l'IntelliTool), ce qui le rend plus sensible à d'éventuels parasites. Le TM2000 est déjà largement utilisé dans le secteur automobile. "A la Française de mécanique, sur la ligne d'usinage du nouveau moteur Diesel, pas moins de soixante-cinq broches sont équipées de notre système", affirme Eric Leclercq. Cependant, l'IntelliTool trouve ses limites pour l'instant. Ce procédé ne s'applique qu'au perçage et au taraudage, mais pas au fraisage ni au tournage. "Le problème du fraisage est assez difficile à résoudre, car les efforts varient dans une plage importante. En outre, personne n'est capable, pour l'instant, de déterminer en fonctionnement quelle plaquette est usée sur une fraise qui en comporte plus d'une dizaine", souligne Eric Leclercq. Autre inconvénient de l'IntelliTool: son prix. Le moniteur de pilotage et la chaîne d'acquisition de données coûtent environ 65000francs, et chaque porte-outils instrumenté entre 17000 et 20000 francs. Mais, comme l'explique Eric Leclercq, " ces prix devraient baisser". Le fraisage peut, bien sûr, bénéficier d'une surveillance. La méthode la plus efficace consiste à mesurer la puissance électrique absorbée par les moteurs (en particulier celui de la broche), couplée à une détection de vibration. Cette technique s'applique aussi au perçage, au taraudage, etc. La société allemande Artis a développé le système STM, fondé sur ce principe. L'information principale provient de la mesure de la puissance électrique absorbée par le moteur tout au long du cycle d'usinage. De l'évolution de cette puissance le calculateur déduit l'usure de l'outil. "Il suffit de se brancher sur l'alimentation électrique du moteur. Nous équipons aussi bien des machines neuves que des installations anciennes. D'ailleurs, notre moniteur s'adapte à tous les types de moteurs, y compris ceux des axes (pour contrôler une avance, par exemple)", explique Eric Laporte, responsable de la société Montronix France, qui distribue les produits Artis. Le moniteur d'Artis surveille l'usure des outils tournants quel que soit leur type: fraises, tarauds, forets y compris les forets étagés. "Dans ce dernier cas, nous procédons par apprentissage. Nous mesurons les variations brusques d'efforts au changement de diamètre, et l'ordinateur en extrapole une courbe limite à ne pas dépasser", précise Eric Laporte. Le capteur de vibrations complète l'information, notamment pour détecter certaines ruptures brusques. "En effet, sur les outils en carbure, la casse peut survenir sans qu'il y ait eu une augmentation de la puissance absorbée." En outre, le moniteur d'Artis est équipé d'un logiciel de statistique qui permet d'analyser l'origine des casses et d'optimiser ainsi les vitesses de coupe. Selon la machine et le nombre d'outils à surveiller, l'appareillage d'Artis coûte entre 70000 et 100000 francs! Plusieurs exemplaires fonctionnent déjà dans l'industrie automobile, notamment chez Peugeot à Dijon et chez Renault à Cléon.

Des capteurs piézo-électriques 3D pour le tournage

Les tours peuvent également recevoir des équipements capables de surveiller l'usure et le bris d'outil. Le plus répandu est fondé sur le contrôle des efforts de coupe. La société Montronix, (l'ancienne division électronique de l'américain Kennametal), par exemple, a développé une série d'appareils conçus à partir de ce principe. Ces équipements se composent d'un moniteur électronique relié à des capteurs piézo-électriques fournis par Kistler. Ces derniers mesurent les efforts sur trois axes. L'originalité principale de ce procédé concerne l'interprétation des mesures. Au lieu de travailler par apprentissage par rapport à une mesure absolue, le logiciel fonctionne en valeur relative. Le principe employé est appelé "comparaison de graphes". La recherche a montré que, lorsqu'un outil se brise ou s'écaille, des changements brusques apparaissent dans la forme du signal. Le microprocesseur de l'appareil possède en mémoire un certain nombre de graphiques d'évolution des efforts qui correspondent à différents types d'outils, selon leur nature et leur forme. Si l'évolution des efforts correspond à un graphe connu, le moniteur arrête la machine en moins de dix millisecondes (un opérateur qui aurait le doigt sur le bouton d'arrêt d'urgence mettrait cinq cents millisecondes). La détection de bris par comparaison de graphes est indépendante de l'amplitude du signal. "Ainsi la dureté de la pièce et les conditions de coupe peuvent être modifiées sans provoquer des déclenchements intempestifs", explique Eric Laporte, responsable de Montronix France. Parallèlement, le moniteur est équipé d'un dispositif d'estimation de l'usure des plaquettes. Son principe est fondé sur une relation mathématique existante entre les trois composantes de l'effort de coupe (radiale, axiale et tangentielle). En cas d'usure, deux des composantes augmentent comparativement à la troisième. Le processeur calcule en permanence l'évolution du rapport entre les trois composantes. Si celui-ci dépasse une valeur prédéterminée à l'avance, la machine est stoppée. "Cette technique est indépendante des conditions de coupe et de la dureté de la pièce usinée", souligne Eric Laporte. Plusieurs installations de ce type équipent des tours chez SKF, chez Citroèn à Caen et chez Ford à Bordeaux, pour ne citer que quelques exemples. Le suivi des efforts est également employé par la société Prometec. Mais son moniteur de surveillance, qui ne nécessite pas non plus de cycle d'apprentissage, emploie un algorithme de calcul différent. Ainsi, il utilise le procédé du "seuil glissant". Dans ce cas, le seuil de détection varie avec la valeur moyenne de la force de coupe réelle mesurée. L'alarme n'est donnée que si l'effort instantané dépasse de manière rapide et significative l'intensité moyenne des efforts préalablement enregistrés. Le temps de réponse est de l'ordre de cinq millisecondes. Comme sur le système de Montronix, ce sont des capteurs piézo-électriques qui sont utilisés. Mais ceux-ci doivent être installés lors de la fabrication: dans la broche, sur les vis à billes ou sur la tourelle porte-outils pour un tour. Certains industriels emploient des solutions plus rudimentaires, mais aussi moins coûteuses, notamment celle qui consiste à mesurer le temps d'usinage de chaque outil. D'ailleurs, ce principe peut s'appliquer à tous les types d'outils. En effet, si les opérations sont très répétitives et figées, la durée de vie des plaquettes est connue de manière assez précise. Cette méthode est utilisée, par exemple, dans certains ateliers de la Snecma sur des opérations de tournage. "Lorsque nous usinons des carters où certaines épaisseurs ne dépassent pas 2millimètres, les arêtes de coupe doivent offrir un tranchant irréprochable pour réduire au minimum les efforts de coupe. Ainsi, nous les remplaçons systématiquement avant qu'elles n'atteignent leur limite d'usure", explique-t-on à la Snecma, à Corbeil.

Une voie de recherche: le suivi de la température

Le fabricant suisse Stellram expérimente actuellement une démarche assez différente. Il cherche à mesurer l'évolution de la température des plaquettes de coupe, travaillant dans ce sens avec Spécitec et l'université de Nancy. La difficulté principale réside dans la mise en place de la sonde dans la plaquette. Celle-ci possède une surface inférieure à 1centimètre carré, et son épaisseur ne dépasse pas quelques millimètres. De plus, elle est arrosée en permanence par un puissant jet de lubrifiant. Dans l'avenir, les spécialistes de Stellram espèrent pouvoir placer la sonde dans le corps de l'outil, ce qui serait nettement moins coûteux. La Snecma s'intéresse aussi à ce genre de mesure. Mais elle a trouvé une autre solution. La société ICMC, une PMI installée au Coudray-Montceaux (Essonne), a développé, en partenariat avec le motoriste français, la fabrication de jauges par photolithographie en trois dimensions. Résultat, le thermocouple a une épaisseur de 5microns (à comparer aux 500microns d'une jauge classique). En fait, le procédé permet de déposer une dizaine de thermocouples sur une surface de 2millimètres carrés. Ainsi, il est possible de mesurer la température, mais aussi l'évolution du gradient thermique. "Par photolithographie en trois dimensions, nous pouvons également réaliser des jauges pour mesurer des efforts supportant des accélérations de 20000g et des températures de 500°C", affirme Yvon Sampeur, le P-DG d'ICMC.





Pour en savoir plus

"Machines et équipements de travail, mise en conformité". INRS, 30, rue Olivier-Noyer 75680 Paris Cedex14. Tél.: (1) 40-44-30-00.

"Aspects juridiques de la normalisation et de la réglementation technique européenne". FIM, 39-41, rue Louis-Blanc 92400 Courbevoie. Tél.: (1) 47-17-60- 00.

"Obligations d'information. Guide pratique à l'usage des fabricants". Afnor, tour Europe, Cedex7, 92080 Paris-la Défense. Tél.: (1) 42-91-55-55.

"La Libre Circulation des produits en Europe". Guide de la "nouvelle approche". Ministère de l'Industrie (Squalpi), 22, rue Monge 75005 Paris. Tél.: (1) 43- 19-52-17.

"Sécurité des équipements de travail. Les nouvelles règles techniques européennes et leur transposition en droit français". Cetim, 52, avenue Félix-Louat 60304 Senlis. Tél.: 44-58-32-66.

"Aspects juridiques de la normalisation et de la réglementation technique européenne ". Guide sur le droit technique et la normalisation. Editions Eyrolles, 61, boulevard Saint-Germain 75240 Paris Cedex 05.

"Mise en conformité des machines et équipements de travail au 1erjanvier 1997". Adase/UIMM, 56, avenue de Wagram 75854 Paris Cedex17. Tél.: (1) 40-54-20-20.

"Equipements de travail, moyens de production ". Guide juridique. Direction des journaux officiels, 26, rue Desaix 75727 Paris Cedex15. Tél.: (1) 40-58-76-00.



L'avis d'un utilisateur

Marc Dupiau

Chef de section à la direction organes mécaniques chez Renault

Utilisez-vous des détecteurs de bris d'outils, et sur quels types de machines?

Selon le genre d'usinage, nous avons recours à des procédés de mesure différents: efforts de coupe, efforts d'avance par jauge de contrainte ou limiteur de couple, puissance électrique absorbée, vibrations, émission acoustique. Ces dispositifs équipent aussi bien des lignes transferts que des centres d'usinage ou des tours.

Quels sont leurs principaux inconvénients?

D'une manière générale, ces procédés nécessitent une période d'apprentissage pour fixer les seuils d'usure et de bris. Cet apprentissage est à renouveler à chaque fois que l'on modifie la pièce, l'outil ou les conditions de coupe. Ce qui pose un problème pour des machines réalisant des produits multiples. Autre inconvénient: ces appareils sont sensibles aux variations de surépaisseur et de dureté de la matière, ce qui peut rendre les mises au point délicates.

La détection d'usure et de bris d'outils est-elle rentable?

En fait, les systèmes de détection de bris d'outils sont surtout intéressants sur des machines où la casse représente un risque industriel important: arrêt d'une ligne de production, destruction d'un outillage onéreux. Ces appareils offrent également une aide précieuse lors du démarrage d'une nouvelle ligne d'usinage, car ils permettent de retracer l'évolution au cours du temps d'un paramètre représentatif de l'état de l'outil. Cependant, la réduction des arrêts machines résulte d'abord de l'optimisation du processus d'usinage dans son ensemble.



Un limiteur de couple pour protéger les tarauds

Dans l'industrie de l'automobile, un dispositif simple a la faveur des utilisateurs: le limiteur de couple. La société allemande Bilz utilise cette technologie sur ses mandrins. Ceux-ci sont équipés d'un petit émetteur haute fréquence doté d'une pile au lithium. Prétaré à l'aide de rondelles élastiques Belleville, bien connues des mécaniciens, cet appareil émet un signal à destination de la commande numérique lorsque le couple limite est dépassé. Ce dispositif est bien adapté aux opérations de taraudage, où l'effort de coupe est constant. Il permet également de contrôler la profondeur des pas de vis. En revanche, cette technologie a été abandonnée sur le perçage, car les forces appliquées au foret varient dans une plage trop importante.



L'usinage sous haute surveillance

La société Almo, spécialisée dans l'étude et la réalisation de machines spéciales, présentera sa dernière réalisation lors de la biennale de la machine-outil à Paris. Ce centre d'usinage est destiné à Peugeot Automobiles pour la réalisation des triangles de suspension avant de certains véhicules. Les trois postes d'usinage qui la composent sont équipés d'un moniteur de surveillance de bris d'outils Artis qui mesure la puissance absorbée sur chacune des broches. Cette machine automatique sera capable d'usiner soixante paires de pièces à l'heure.

USINE NOUVELLE - N°2455 -

Testez L'Usine Nouvelle en mode abonné. Gratuit et sans engagement pendant 15 jours.

Créez votre compte L’Usine Connect

Fermer
L'Usine Connect

Votre entreprise dispose d’un contrat
L’Usine Connect qui vous permet d’accéder librement à tous les contenus de L’Usine Nouvelle depuis ce poste et depuis l’extérieur.

Pour activer votre abonnement vous devez créer un compte

Créer votre Compte