Le vissage reste le procédé le plus répandu pour
réaliser un assemblage démontable et donc,
accessoirement réparable. Nombre d’entreprises
font encore réaliser ce travail à la main par des
opérateurs ou des opératrices selon la taille et la
fragilité des pièces en présence. Filiale du groupe
Faulhaber, la société N-Gineric propose des
visseuses de précision automatisables.
Quoi de plus banal et de plus intuitif que de serrer une vis la plupart des objets du quotidien, tout réparateur occasionnel – ce qui nous arrive à tous, un jour ou l’autre – ? Sur
sent quand il faut cesser de forcer… enfin, en principe. Dans la
production industrielle en revanche, la demande de sécurisation du
vissage est bien plus grande car l’objectif est d’assurer que le produit
final sera en état de fonctionner jusqu’à la fin de sa durée de vie.
C’est ici qu’interviennent des solutions de vissage assisté comme
les systèmes de tournevis à micro-capteur proposés par la société
N-Gineric qui peuvent être utilisés manuellement ou dans des
dispositifs automatisés. Ils sont conçus pour la mise en place et le
montage de vis depuis les faibles tailles à partir d’un filetage M0.6 à
l’instar de celles que l’on trouve dans les téléphones portables, les
montres ou certains appareils médicaux et jusqu’aux raccords vissés
M5, couverts par plusieurs tailles de broches filetées.
Afin d’assurer que le processus de vissage est fiable, les broches
filetées sont équipées d’un capteur de couple de rotation et
d’angle de rotation intégré. Il mesure avec une très grande
précision le couple appliqué au raccord vissé et l’angle de rotation
directement au-dessus du support de la lame de tournevis. La mesure du couple est basée sur la mesure
de la déformation à l’aide d’une jauge de
contrainte. Un corps-capteur à rotation
symétrique – de la forme d’une tige de
mesure – constitué d’un alliage attaché
entre le mandrin de la lame et
l’entraînement, se déforme
proportionnellement au couple appliqué, ce
qui entraîne une modification de la
résistance dans les jauges de contrainte.
C’est ainsi qu’est généré un signal de
mesure qui suit les variations du couple. Il
est mis en forme par un circuit électronique
placé sur la tige de mesure rotative et
numérisé à très haute résolution (24 bits).
L’alimentation électrique de l’électronique
du rotor est réalisé par induction – c’est-à-
dire, sans contact – par un système de
bobine. Jusqu’à 2 000 mesures de couple
sont transmises chaque seconde par
l’intermédiaire d’un canal optoélectronique
sous la forme d’un code à bits sériel depuis
l’électronique du rotor à celle du stator.
C’est là qu’elles sont décodées, c’est-à-dire
interprétées une par une, sans aucune perte.
« À ma connaissance, nous sommes la seule
société à installer les capteurs de couple de
rotation dans une broche filetée pour les
petits couples avec une telle précision »,
indique Stefan Flaig, directeur général de
N-Gineric qui ajoute : « bien sûr, le moteur
et le réducteur jouent un rôle extrêmement
important dans ces systèmes. Nous avons
besoin d’une puissance très élevée dans de
très petites dimensions et d’une quantité
d’éléments dynamiques considérables car
un contrôle rapide du couple et de la vitesse
est nécessaire pour chaque processus de
vissage au sein d’une séquence de vissage. »
C’est sur ce point que l’unité d’entraînement
conçu par une autre entité du groupe
Faulhaber incluant un moteur sans contact
et un réducteur planétaire fournit les
performances attendues.
Stefan Flaig précise : « nous obtenons des
cycles très courts grâce à la capacité
d’accélération des entraînements, ce qui
accroît la productivité. L’utilisation d’un
entraînement sans balais confère à ces
équipements une durée de vie extrêmement
longue, ce qui fait de nos systèmes de
vissage, une solution appropriée pour une
production de masse ininterrompue
vingt-quatre heures sur vingt-quatre, sept
jours sur sept. »
Pour les raccords vissés jouant un rôle de
sécurité capital dans le secteur automobile en
particulier, les tournevis doivent être équipés
de systèmes de capteurs mesurant au moins
une variable de contrôle, comme l’impose par
exemple, la directive 2862 de l’Association
des ingénieurs allemands (VDI) qui s’applique
aux connexions filetées de classe de risque A.
Les systèmes de vissage N-Gineric mesurent
directement le couple et l’angle de rotation,
qui constitue une troisième variable
redondante, en relevant simultanément le
courant du moteur. Cette solution est utilisée
pour une autosurveillance ininterrompue de
l’intégrité du système. Pour le vissage
entièrement automatique, un tournevis à
capteur garantit la conformité de chaque
opération avec les spécifications et les
directives applicables à chaque pièce d’une
série.
Certains processus de vissage sont difficiles à
contrôler parce qu’il laisse peu de marge de
manœuvre entre la vis insuffisamment serrée
(sans force réellement appliquée) et la
destruction du raccord porteur par une
rotation excessive de l’outil. Ces deux
problèmes peuvent être maîtrisés au moyen
d’un vissage de précision par étapes. Les
pièces défectueuses causent des erreurs de
vissage qui peuvent être détectées de
manière fiable à l’aide de plusieurs fenêtres
de paramètres superposées durant la
séquence de vissage, ce qui conduit à une
production sans erreurs.
Sur le plan du pilotage et de l’interfaceutilisateur, une grande valeur a été accordée
à la fabrication d’un système intuitif et simple
à utiliser en s’appuyant sur Windows. Ce
dernier sert à programmer les paramètres,
permet de profiter d’un processus
transparent en affichant les courbes de
vissage en temps réel et fournit les
meilleures options possibles pour la
documentation des données relatives au
processus.
En combinant un système d’automatisation
du vissage avec un capteur de couple
stationnaire intelligent incluant un simulateur
de chute de vis, la vérification cyclique
automatique des capacités du système de
vissage, devient possible par exemple,
chaque jour avant le début d’un cycle de
production.
