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Apr 28, 2023

Nourrir les écrous et les fixations non conventionnelles

Ce chargeur accepte les anneaux de brasage en vrac, puis les oriente et les livre un à un

Ce chargeur accepte les bagues de brasage en vrac, puis les oriente et les livre une par une à la pointe d'outillage de l'opérateur. Photo avec l'aimable autorisation des produits industriels Visumatic

Les alimentateurs automatisés peuvent traiter les écrous standard et de nombreux autres types, y compris les écrous à bride, carrés, en T, sans face et Keps. Photo avec l'aimable autorisation de Design Tool Inc.

Un fournisseur automobile de niveau 1 utilise ce système personnalisé pour alimenter par soufflage un clip vers un outillage robotique, qui place le clip sur la pièce cible. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Dixon Automatic Tool

En utilisant ce système clé en main, un fournisseur européen Teir 1 peut alimenter et installer des vis, des plaques et des goupilles dans un assemblage de charnière de porte en moins de 15 secondes. Photo courtoisie DEPRAG Inc.

Les fabricants proposent une large gamme de fixations non conventionnelles. Ceux-ci comprennent des chevilles en bois, des clips en plastique, des rivets, des fléchettes barbelées, des clips métalliques, des raccords barbelés en laiton (dentelés) et des bouchons d'expansion. Photo avec l'aimable autorisation des produits industriels Visumatic

Les fabricants de dispositifs médicaux alimentent des broches aussi petites que 0,021 pouce de large et 0,06 pouce de long pour les micro-assemblages. Photo avec l'aimable autorisation de Weber Screwdriveing ​​Systems Inc.

Les vis ne sont pas les seules attaches qui peuvent être introduites dans des outils d'installation entièrement ou semi-automatiques. Les écrous, vis de fixation et autres éléments de fixation, filetés et non filetés, peuvent également être alimentés automatiquement.

Pour un fournisseur européen de niveau 1, le défi consistait à alimenter et à installer des plaques et des goupilles, ainsi que des vis, dans les charnières de porte. L'entreprise a essayé l'assemblage manuel pendant un certain temps avant de passer à un système DEPRAG Schulz GmbH & Co. basé sur un cadran d'indexation rotatif.

En opération depuis août 2013, le système assemble la charnière de porte en moins de 15 secondes. Après qu'un opérateur a placé trois composants de charnière pré-assemblés dans un appareil, deux tournevis électroniques Minimat-EC serrent deux jeux de vis à un couple spécifique.

L'ensemble est ensuite déplacé vers un poste où deux plaques sont installées avec une presse. Avant l'installation, les plaques sont amenées d'un bol vibrant sur un convoyeur qui les aligne et les place face à face. Un préhenseur double saisit les plaques et les positionne pour la presse qui les insère avec une force de 200 newtons.

Après cela, les plaques sont fixées avec deux vis chacune à l'aide de deux tournevis pneumatiques Minimat. Les plaques sont nécessaires pour ajuster la charnière lors de l'assemblage final du véhicule.

Enfin, deux broches filetées sont installées avec un autre tournevis pneumatique. Les broches sont soufflées en position à travers un tube.

Pour s'assurer qu'aucune charnière mal assemblée n'atteigne le service d'emballage, chaque poste de travail transmet un signal "OK" ou "pas OK" à l'unité de commande principale du système. Toutes les charnières défectueuses sont transportées au premier poste de travail, où l'opérateur les met de côté.

Des systèmes comme celui-ci représentent une rupture nette avec le passé, lorsque les fabricants étaient obligés de demander aux assembleurs de positionner et d'installer manuellement les écrous, les vis de réglage, les bouchons d'expansion et d'autres fixations non conventionnelles. La technologie de pointe d'aujourd'hui rend leur alimentation plus facile que jamais.

Bien que plus répandue aujourd'hui, l'alimentation entièrement automatisée des fixations non conventionnelles n'est pas un choix automatique pour toutes les applications. L'alimentation manuelle ou semi-automatique (à l'aide d'outils manuels) peut être préférable, en fonction du volume de production et de la taille des pièces.

"De nombreux types de composants de forme irrégulière alimentés aujourd'hui n'étaient pas alimentés auparavant", affirme Boris Baeumler, vice-président de la technologie pour DEPRAG Inc. "Des pièces plus grandes peuvent être placées manuellement, mais il faut beaucoup plus de temps pour qu'une personne place des pièces plus petites, qui sont de plus en plus courantes".

Le coût est un autre facteur. Les fixations non conventionnelles ont tendance à nécessiter un chargeur dédié qui ne traite que les pièces dans une très petite plage de largeur ou de longueur. De plus, les échappements de ces feeders (qui singularisent et libèrent chaque attache) ne sont pas interchangeables.

Les alimentateurs d'aujourd'hui sont dotés de technologies avancées. Par exemple, Weber Screwdriving Systems Inc. propose plusieurs distributeurs à étages qui génèrent des vibrations avec un cristal piézo et des ressorts plats angulaires plutôt que des bobines électromagnétiques. Les chargeurs à étages permettent une alimentation continue et fiable des broches, clips et autres fixations. Ils sont également très silencieux, avec un niveau sonore de seulement 64 décibels.

La vibration est contrôlée en appliquant une tension aux bornes du cristal, qui oscille et génère un mouvement linéaire. Sa gamme haute fréquence de 140 à 400 hertz est moins abrasive que les 60 à 120 hertz traditionnels des bobines, et elle offre plus de contrôle des micro-broches, clips et écrous.

La plupart des fournisseurs proposent des échappements standard et personnalisés pour manipuler des attaches de différentes formes et longueurs. DEPRAG propose également deux types d'échappements (appelés séparateurs), qui ont des mécanismes de délivrance différents. Le type à glissière capture une attache entre deux blocs, tandis que la lame profilée enferme une attache dans un bloc et la livre pour l'installation.

Dixon Automatic Tool fabrique l'échappement ES-16 pour une utilisation sur ses produits 100 Series Track-Fed. L'échappement est destiné aux applications où il doit se rétracter sous une tête de placement après avoir placé une attache dans les mâchoires de l'outil.

Visumatic Industrial Products fabrique cinq échappements de base, dont une unité siamoise qui alimente des broches séparées. Ils n'ont pas de ressorts externes.

Kevin Buckner, directeur de l'ingénierie pour Design Tool Inc., affirme que les progrès de la robotique et des logiciels de CAO permettent aux fournisseurs de développer plus facilement des systèmes d'alimentation et d'entraînement personnalisés pour les fixations non conventionnelles. Tout aussi important, les progrès de la technologie pneumatique permettent un meilleur contrôle et un assemblage plus précis avec ces fixations.

Les fabricants de produits blancs se tournent de plus en plus vers les distributeurs automatiques de noix pour augmenter la production et améliorer la qualité et la précision. Cependant, les fabricants de l'industrie automobile restent les principaux utilisateurs de ces chargeurs.

Au cours des trois dernières années, un fournisseur automobile de niveau 1 a utilisé des chargeurs personnalisés de Dixon pour accélérer l'assemblage de pièces intérieures et extérieures moulées en plastique. Dixon a développé une série de cellules de travail, chacune ayant un robot à six axes, un dispositif de maintien de pièces et des chargeurs pour gérer une variété de fixations de forme irrégulière. Ceux-ci comprennent des pinces pour sapin de Noël avec des rondelles en mousse, des pinces en forme de A et des écrous non standard avec du plastique moulé autour de l'extérieur.

Selon la pièce à assembler, le robot récupère et installe les clips et les écrous selon les besoins. Les écrous sont acheminés vers un outillage personnalisé monté sur le robot, qui ancre ensuite l'écrou à l'intérieur de la pièce en plastique. Les clips nus sont alimentés par soufflage à l'outillage, mais les clips avec un support en mousse sont alimentés par voie.

"Nous avons personnalisé l'outillage pour chaque fixation, mais avons rendu les fixations interchangeables", explique Brian Droy, propriétaire du distributeur Midwest Assembly Technologies et ancien vice-président des ventes de Dixon Automatic Tool. "Cela permet à l'entreprise de fabriquer plusieurs pièces sur la même machine."

Les tournevis alimentés par soufflage de la série SD-2000 de Dixon acceptent les écrous standard et à bride aussi larges que M12. Droy dit qu'un autre fournisseur de niveau 1 utilise le SD-2040 pour enfoncer un écrou hexagonal M8 sur un ensemble compresseur. La goupille et la douille de centrage pneumatique du conducteur entraînent l'écrou avec un couple de 17 newtons-mètres.

La série SD-2000 est également disponible avec un outil à vide qui empêche l'écrou de tomber en cas d'obstacle entre l'outillage et la pièce cible. Un capteur dans le contrôleur du pilote surveille la source de vide pour l'assurance du processus.

Jarrod Neff, responsable marketing pour Visumatic Industrial Products, explique que les fournisseurs automobiles de niveau 1 utilisent largement les alimentateurs de l'entreprise pour alimenter tous les types de noix de Palnut, y compris les noix dentelées et à ressort. Leurs chargeurs sont également utilisés par les fournisseurs aérospatiaux et militaires pour alimenter et enfoncer les écrous sur les goujons des équipements radar et de télémétrie.

Un autre client non automobile fabrique des gicleurs pour les terrains de golf. Chaque arroseur est doté d'un dispositif de contrôle des fluides qui nécessite un écrou de blocage en nylon ¼-20 à monter sur un goujon dans une zone en retrait. Il y a cinq ans, les assembleurs installaient manuellement les écrous avec un outil d'entraînement pneumatique. Ils ont souvent trop ou pas assez serré les écrous, ou les ont mal positionnés, ce qui a entraîné un filetage croisé.

L'entreprise a remplacé le système manuel par un alimentateur d'écrous Visumatic VNPD-56.6, qui fait automatiquement avancer l'écrou jusqu'à la position d'entraînement et l'aligne avec le goujon récepteur. Neff dit que le chargeur a raccourci le temps de cycle, amélioré la qualité et éliminé le filetage croisé. Le fabricant utilise également un outil électrique à courant continu avec contrôle du couple et de l'angle pour assurer un serrage correct. Elle a depuis installé deux autres distributeurs de noix.

Les distributeurs d'écrous de Design Tool peuvent gérer à la fois des écrous hexagonaux standard et des écrous à embase de différentes épaisseurs. Buckner dit qu'un client a récemment installé un petit système d'alimentation personnalisé qui entraîne un écrou hexagonal à bride sur un boulon de carrosserie dans un assemblage de support. Le système comprend un mécanisme d'alimentation, un assemblage de plateau et un emboîtement pour maintenir le support. Le temps de cycle pour enfoncer l'écrou sur le boulon est de 1,5 seconde.

"Orienter correctement l'écrou et le positionner sur le boulon était un défi, mais la conception du nid l'était aussi", reconnaît Buckner. "Il devait assurer l'alignement de l'écrou et du boulon, ainsi que permettre un chargement et un déchargement faciles du support après l'enfoncement de l'écrou."

Les assembleurs de l'industrie automobile introduisent fréquemment des écrous sur les goujons des culasses de petits moteurs et pour assembler les disques des freins à disque. Certains fabricants testent des distributeurs d'écrous avec des systèmes d'inspection par vision pour vérifier le diamètre et la hauteur du filetage de l'écrou avant son installation.

Dans l'industrie aérospatiale, les fabricants utilisent des chargeurs pour alimenter et installer automatiquement les colliers filetés HI-LOK et HI-LITE (écrous) sur les broches d'accouplement. Les colliers sont en aluminium anodisé rouge. Les mangeoires sont également conçues pour aspirer les extrémités des colliers qui se détachent après l'installation.

En général, les doseurs peuvent également manipuler facilement les écrous carrés, les écrous en T, les écrous sans face (qui ont une surface non usinée), les écrous Keps (qui ont une rondelle retenue) et les écrous d'accouplement longs. Les types les plus difficiles sont les écrous à fente et les écrous crénelés, qui comportent des fentes dans une section arrondie au-dessus des filets ou de l'écrou principal.

À l'exception des écrous, la liste des fabricants de fixations non conventionnelles à alimenter est longue. Il comprend des vis de réglage, des bouchons d'expansion, des plaques, des goupilles, des clips, des goujons en bois, des bagues de brasage, des joints toriques, des ressorts, des rondelles (rondes ou carrées), des boulons, des scrivets, des raccords en laiton, des rivets et des noyaux de valve.

Neff explique qu'un fournisseur de tubes automobiles a récemment travaillé avec Visumatic pour développer une machine automatisée pour alimenter, lubrifier et installer un noyau de valve fileté dans les ensembles de ports de charge du véhicule. Les principaux défis consistent à empêcher les vannes défectueuses d'entrer dans le processus d'assemblage et à serrer chaque noyau à un couple prédéfini constant.

Une fois qu'un opérateur a placé un port de charge préassemblé dans un appareil, des capteurs ferment l'appareil et vérifient si le port est bon ou mauvais. Les ports défectueux sont conservés dans l'appareil et ne peuvent être libérés que lorsqu'un superviseur saisit un mot de passe sur l'IHM de la machine. Si le port est jugé bon, l'assemblage est lancé.

Un noyau de valve est alimenté par soufflage d'un bol au module d'alimentation VPM de la machine, qui déplace ensuite le noyau en position pour le placement. Le lubrifiant en aérosol est rapidement appliqué sur le noyau et il est serré à un couple prédéfini.

Grammer AG d'Amberg, en Allemagne, développe et fabrique des composants pour l'intérieur des véhicules, ainsi que des sièges conducteur et passager. Les appuie-tête actifs en cas de collision pour les sièges avant font partie de la gamme de produits de l'entreprise. En 2010, Grammer fait développer par DEPRAG un système clé en main de 14 stations pour réaliser les appuis-tête.

Selon Boris Baeumler, ingénieur d'application pour DEPRAG Inc., les fixations non conventionnelles requises pour assembler chaque appui-tête comprennent une goupille de verrouillage et deux goupilles rainurées. Les goupilles rainurées sont soufflées d'un bol vibrant dans un séparateur, puis pressées dans le support-CAK (l'un des sous-ensembles principaux de l'appui-tête) pour fixer deux tubes de guidage.

Immédiatement après cela, une goupille de verrouillage est soufflée d'un bol vibrant différent dans un séparateur, puis insérée et fixée dans la glissière de l'appui-tête (un autre sous-ensemble). Le temps de cycle pour assembler chaque appui-tête est inférieur à 10 secondes, permettant une cadence de production de plus de 360 ​​unités par heure. Grammer a depuis installé trois autres systèmes au Mexique et un en Pologne.

Les fabricants de gicleurs d'incendie alimentent et entraînent fréquemment des vis de réglage pour maintenir en place le flacon en verre de la tête de gicleur. Lorsqu'un incendie se produit, l'accumulation de chaleur provoque l'expansion du liquide chimique dans le flacon et fait éclater le verre, libérant la vanne d'arrêt de l'arroseur et l'eau.

Les constructeurs automobiles utilisent des clips en plastique pour assembler les revêtements de porte et les panneaux de carrosserie. Les fabricants de dispositifs médicaux alimentent des broches aussi petites que 0,021 pouce de large et 0,06 pouce de long pour les micro-assemblages.

"Nous avons fabriqué de nombreux systèmes uniques pour nos clients, dont un pour alimenter des jauges de 4 pouces pour un fabricant de supports de transmission à usage intensif", note Neff. "Pour que le système soit parfait, il faut toujours travailler en étroite collaboration avec le client et s'assurer que nous pouvons tous les deux justifier les dépenses de développement de l'outillage."

"Toutes les fixations non conventionnelles ne sont pas conçues pour une alimentation automatisée", conclut Droy. "Certains ne peuvent tout simplement pas être alimentés par soufflage à cause de leur forme. Ils ont tendance à rester coincés dans le tube."

Jim est rédacteur en chef de ASSEMBLY et possède plus de 30 ans d'expérience éditoriale. Avant de rejoindre ASSEMBLY, Camillo était rédacteur en chef de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal et Milling Journal. Jim a un diplôme d'anglais de l'Université DePaul.