Une touche de finesse dans le vissage automatisé

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.