Auburn Hills, MI, USA (09/13/2021)

L'efficacité et la fiabilité de la fabrication ont atteint un niveau plus élevé lorsque de nombreuses tâches liées aux processus d'assemblage et de manutention ont commencé à être automatisées. Ce raffinement s’est poursuivi jusqu’à un niveau où, aujourd'hui, la plupart des fabricants comptent sur des systèmes hautement techniques commandés et surveillés  par ordinateur, qui utilisent des robots pour accomplir des tâches autrefois effectuées par des mains humaines. 

Beaucoup de ces systèmes commandés par ordinateur et s’appuyant sur les robots ne seraient rien de plus que des ensembles d'érecteurs inanimés, si ce n’était pour ce qui apparaît à l’extrémité des bras informatisés : l'humble ventouse. Souvent une réflexion après coup lors de la conception de systèmes automatisés de manipulation de pièces, les ventouses jouent un rôle important en tant que composants réellement au contact de la tôle ou de la pièce à prendre et à déplacer. 

Nous allons ici souligner l'importance des ventouses dans les systèmes d'automation de fabrication, nous présenterons les caractéristiques et les paramètres opérationnels uniques à considérer et à satisfaire dans le choix de la ventouse idéale pour une tâche spécifique.

Pas des ventouses à succion

C’est vrai... Les ventouses à dépression ne sont pas des ventouses à succion. Les ventouses à succion fonctionnent avec une pression appliquée à un objet, qui crée une étanchéité par l’expulsion de l'air qu’elles contiennent. Certes, cette action crée une dépression qui permet à la ventouse d’adhérer à un objet. Mais, ce qui différencie une ventouse à dépression d’une ventouse à succion, est l'utilisation par la ventouse à dépression d'un générateur de dépression pneumatique avec un venturi, qui produit de l'air comprimé permettant de créer la dépression.

Le générateur de dépression aspire l'air de la ventouse, ce qui abaisse la pression d'air dans la ventouse sous celle de l'atmosphère environnante. La pression atmosphérique supérieure pousse l'objet contre la ventouse et permet de le soulever. Plus la pression à l'intérieur de la ventouse est basse (c'est-à-dire plus la dépression est élevée), plus la force de levage de la ventouse est importante. Lorsque l'objet atteint sa nouvelle position, l'alimentation en air du venturi est coupée et la génération de dépression cesse, ce qui permet la libération d'un objet. 

Les générateurs de dépression typiques permettent de produire environ 4,1 bars (60 psi) d'air comprimé au venturi via des lignes d'air flexibles en polyuréthane. Les exploitants doivent s'assurer que les conduites d'air restent exemptes d'humidité et de débris, car tout contaminant aéroporté peut obstruer le venturi et entraîner un dysfonctionnement. 

La ventouse dépend des caractéristiques du matériau 

Les types de matériaux appartiennent généralement à l'une des deux catégories suivantes : poreux ou non poreux. Les matériaux poreux incluent le carton, le bois et le polystyrène expansé, qui nécessitent en général un débit d’aspiration plus important, sans toutefois forcément requérir une production de dépression plus importante pour leur levage. Les matériaux non poreux tels que l'acier, l'aluminium et le plastique dur peuvent être levés par un débit de dépression inférieur. 

Les surfaces sont considérées comme étant sèches ou huileuses. La plupart des objets à lever sont secs, mais certains matériaux peuvent être revêtus d’une fine couche d’huile. Les tôles traitées avec des inhibiteurs de la rouille avant leur estampage peuvent laisser un éclat huileux. 

En ce qui concerne le contour, la sélection des ventouses dépend de l'état du matériau, de la présence de courbes ou de bords arrondis. Dans certains cas, lorsqu'un objet présente trop de courbes ou d'ondulations, une ventouse ne fonctionnera pas. De même, les objets percés de trous rapprochés trop nombreux ne sont pas compatibles avec les ventouses. 

Conçues pour des utilisations différentes

Les utilisateurs choisissent parmi deux formes de ventouses : ronde ou ovale. Les ventouses rondes représentent le style par défaut, mais si une opération nécessite la prise d'un rail mince autour d'une fenêtre d’une porte de voiture, par exemple, une longue ventouse ovale peut être nécessaire. Cependant, les ventouses en cloche gagnent en popularité. Leur principal avantage de conception est : Le corps de la ventouse en cloche adhère facilement aux surfaces convexes ou concaves par une friction interne raffinée, ou sculpture, un motif créé pour résister à des forces de cisaillement élevées. 

Les familles de ventouses comprennent deux types de conception générale : plate ou soufflet. Une ventouse en soufflet ressemble à un accordéon, ce qui la rend plus souple et lui permet de prendre des objets sans formes cohérentes, ou mal alignés avec elle. Dans ces cas, cependant, un débit de dépression plus élevé est nécessaire pour retirer le plus grand volume d'air contenu par la ventouse. Les ventouses plates présentent un volume d'air plus faible à évacuer, mais elles ne sont pas aussi souples que leurs cousines en soufflet. 

La dureté de la ventouse indique des applications possibles

Un duromètre mesure la dureté d'un matériau, généralement des polymères, des élastomères et des caoutchoucs. La plupart des fournisseurs de ventouses la testent selon l'échelle Shore A, qui mesure la dureté des caoutchoucs moulés souples. Ces caoutchoucs vont de très souples et flexibles, à moyen et un peu flexibles, jusqu’à dur avec presque aucune souplesse. Des chiffres plus élevés indiquent des matériaux plus durs. Voici quelques valeurs de l'échelle pour des ventouses et ce qu'elles signifient :

• 30 — souple, idéale pour utilisation avec des panneaux à contours complexes. Une ventouse avec cette valeur offre cependant un cycle de vie plus court qu'une ventouse plus dure. 
• 45 — caoutchouc à dureté moyenne à l’étanchéité efficace et pouvant s’adapter à la plupart des contours, ce qui en fait un bon produit polyvalent. La durée de vie d’une tellet ventouse est généralement supérieure à celle d’une ventouse de dureté 30.
• 60 — la valeur de dureté la plus élevée, une ventouse de cette valeur est efficace avec des surfaces planes extrêmement huileuses. Elle offre une durée de vie supérieure à celle d’une ventouse de dureté 45. 

Certains fournisseurs de ventouses utilisent un système de codage couleur suivant la dureté afin d’en faciliter l’identification, l’entretien et le remplacement.

Lors du choix d’une dureté pour l’application, il faut se rappeler que les pièces à contours complexes, aux bords ou aux coins marqués, requièrent une dureté moindre afin que les ventouses puissent adhérer plus facilement à leur formes. Les surfaces planes sont idéales avec les surfaces planes, car les ventouses dures ont une meilleure préhension.

Tout comme les fabricants de pneus, les fabricants de ventouses ont développé leur propre modèle de sculpture. La conception de celle-ci détermine la capacité de maintien ou la préhension de la ventouse à la surface de la pièce ou de la tôle. Ce qui fonctionne pour une application peut ne pas fonctionner dans une autre cas de figure, surtout si la surface du produit est sèche ou huileuse. En plus de leur sculpture spécifique, certaines ventouses intègrent plusieurs matériaux de duretés différentes afin d’augmenter leur force de préhension.

Correspondance entre le type de montage et l'automatisation

Les fabricants offrent un large éventail de types de montage, qui inclut des filetages mâles/femelles, impérial NPT et métrique-G, un montage carré en T et un raccord rapide. De nouveaux montages à filetage en plastique léger sont également disponibles. Avant de choisir un type de montage, vérifiez le type de système d'automatisation utilisé. Si la ventouse ne peut pas être placée sur le montage, le système ne fonctionnera pas. 

Autres considérations

Au besoin, effectuez des essais sur site pour déterminer la bonne ventouse adaptée à une application. Par exemple, bien que votre première idée ait pu être deux grandes ventouses pour une application donnée, un test peut montrer que six petites ventouses fonctionnent de façon plus satisfaisante.

Au-delà du type de matériau, considérez le poids et la taille de l'objet à soulever. Un capot automobile léger en tôle présente une surface plane facile à prendre, et bien qu'une seule ventouse puisse gérer son poids, une pièce aussi grande peut se déséquilibrer en mouvement et entraîner une chute. Dans ce cas, l'utilisation de quatre ventouses ou plus peut répartir la charge, ce qui permet de mieux sécuriser le processus de transfert.

En outre, l'importance de la taille de la ventouse à dépression, du motif de la sculpture et de la dureté dans les applications de transfert par prise et placement à grande vitesse, ne pourra jamais être assez soulignée. La ventouse à dépression doit prendre le panneau aux points les plus stressants des phases d'accélération et de décélération de l'automatisation, et€“ à chaque fois.

Les applications spécialisées présentent également des caractéristiques opérationnelles supplémentaires qu’il faut prendre en compte. Par exemple, le procédé d'estampage de l'acier à chaud exige le levage et le transfert de tôles d'acier dont la température dépasse 250 °C. Bien que certaines ventouses à dépression standard puissent tolérer une telle chaleur, une ventouse à dépression spéciale pour haute température peut être nécessaire dans certains cas.