Auburn Hills, MI, USA (10/18/2021)

Comment choisir cet important composant d’un système d'automation

Peut-être qu'aucun système dans le processus de fabrication n'a subi une transformation aussi radicale au fil des ans que la chaîne d'assemblage. Au début, les chaînes de montage comprenaient des techniciens qui effectuaient une tâche spécifique sur le produit fabriqué et le transmettaient manuellement à la personne suivante jusqu'à ce qu'il soit complètement assemblé.

L'efficacité et la fiabilité de la ligne d’assemblage ont atteint de nouveaux niveaux lorsque de nombreuses tâches liées aux processus d'assemblage et de manutention ont commencé à être automatisées. Cette évolution s'est poursuivie au point que la plupart des fabricants déploient maintenant des systèmes hautement techniques commandés et surveillés par ordinateur qui intègrent des robots et des bras de transfert pour accomplir les tâches autrefois uniquement effectuées par des mains humaines.

Beaucoup de ces systèmes d'automatisation compliqués, cependant, ne seraient rien de plus que des ensembles d'érection spectaculaires sans la présence d'un composant qui peut sembler ne pas demander beaucoup d’attention : l’humble. Dans un système d'automation, les ventouses s'attachent à l'extrémité des bras informatisés, où elles prennent des pièces ou des tôles et les transfèrent tout au long du processus d'assemblage. 

L'air est là

Premièrement, pour dissiper une conception erronée commune : Les ventouses à dépression ne sont pas des ventouses à succion. Les ventouses à succion sont pressées sur un objet en les poussant vers le bas, ce qui crée une étanchéité lors de l’expulsion de l'air contenu par la ventouse. En revanche, une ventouse à dépression utilise un générateur de dépression pneumatique avec un venturi, qui utilise l'air comprimé pour créer la dépression qui permet à la ventouse de prendre et de soulever un objet.

Le générateur de dépression aspire l'air de la ventouse, ce qui abaisse la pression d'air dans la ventouse à une valeur inférieure à celle de l'atmosphère environnante. La pression atmosphérique supérieure pousse le panneau contre la ventouse et permet le levage. Plus la dépression à l'intérieur de la ventouse est forte (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 utilisent un air comprimé à environ 4 bars (60 livres par pouce carré ou PSI), l’alimentation en air du venturi se faisant par des conduites d'air flexibles en  polyuréthane. Il faut veiller avec soin à ce que les conduites d'air soient exemptes d'humidité et de débris, car la présence de débris peut obstruer le venturi et causer un dysfonctionnement. 

Caractéristiques des pièces

Les caractéristiques physiques de la pièce ou de la tôle devant être levée et déplacée déterminent, en partie, le type de ventouse à utiliser dans l'application.

Surface sèche ou huileuse ? Une tôle lubrifiée ou traitée avec un inhibiteur de rouille avant d'être estampée peut conserver un film huileux sur sa surface qui peut interférer avec l'adhérence et faire glisser le panneau pendant le transfert.

Bords plats ou arrondis ? Si la pièce a de nombreux contours, il se peut qu'elle n'ait pas une zone de contact suffisamment grande pour être soulevée par une ventouse (voir la figure 1).

Plus de trous ou de matériau ? Les composants perforés ou comportant de nombreux trous très espacés ne sont pas compatibles avec les ventouses.

Caractéristiques des ventouses

La taille, la forme, la dureté et le motif de la sculpture ont tous un grand effet sur les applications de transfert à grande vitesse (voir la figure 2). La ventouse doit pouvoir être maintenue sur le panneau de manière fiable pendant les points les plus stressants des phases d'accélération et de décélération de l'automation.

Forme et style. La forme la plus courante des ventouses est ronde. Cependant, si la ventouse doit prendre un mince rail autour d'une fenêtre de porte de voiture, par exemple, une ventouse ovale pourrait être nécessaire. Des ventouses en cloche sont également disponibles pour adhérer aux surfaces convexes ou concaves.

Ces formes se trouvent en deux styles : plates et en soufflet. La ventouse en soufflet est repliée comme un accordéon, ce qui lui apporte une souplesse pour prendre des objets de forme irrégulière ou qui ne sont pas bien alignés avec elle (voir la figure 3). 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 ne sont pas aussi flexibles que les ventouses en soufflet, mais elles peuvent créer une forte préhension avec un volume d'évacuation d'air plus faible.

Duromètre. Un duromètre est utilisé pour mesurer la dureté des polymères, des élastomères et des caoutchoucs. La plupart des ventouses sont testées selon l'échelle Shore A. Les valeurs élevées indiquent des matériaux plus durs, tandis que les valeurs plus basses indiquent des matériaux plus souples.

• 30 Shore A : Ce matériau souple est adapté à une utilisation avec des panneaux profilés ou comportant des coins et des bords marqués. Elle peut par contre avoir une durée de vie inférieure à celle des ventouses plus dures.
•  45 Shore A : Ce matériau de dureté moyenne forme un joint efficace et s'adapte à la plupart des contours, ce qui le rend adapté à une utilisation globale. Sa durée de vie est généralement supérieure à celle d’une ventouse de dureté 30.
•  60 Shore A : Ce matériau le plus dur a de fortes propriétés de maintien, donc il est efficace avec des surfaces plates et huileuses. Sa durée de vie est supérieure à celle d’une ventouse de dureté 45.

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

Sculpture. Les fournisseurs de ventouse ont développé leurs propres modèles de sculptures, qui aident à déterminer la puissance de maintien ou de préhension de la ventouse sur la surface de la pièce. Ce qui fonctionne pour une application peut ne pas fonctionner dans une autre, surtout si la surface de la tôle ou de la pièce est sèche ou huileuse. Certaines sculptures de ventouses sont disponibles en plusieurs duretés pour augmenter leur force de préhension.

Type de montage. Les types de montage disponibles comprennent des filetages impériaux National Pipe Thread (NPT) mâles et femelles, des filetages métrique-G, des montages en T carrés, des raccords rapides et des nouveaux filetages en plastique légers. Un fabricant de ventouses peut conseiller le type de montage qui fonctionnera avec le système d'automatisation de l’utilisateur. 

Les essais sur site des ventouses sont très utiles pour déterminer le meilleur type et le meilleur nombre de ventouses adaptés à une application. Deux grandes ventouses peuvent être prévues pour une application, mais les essais peuvent montrer que six petites ventouses seraient un meilleur arrangement

Par exemple, un capot de voiture en tôle légère a une surface plane facile à prendre, et une seule ventouse pourrait supporter son poids. Toutefois, un capot ou un panneau de voiture est si grand qu'il peut se déséquilibrer pendant son déplacement et une ventouse unique peut laisser tomber la pièce (voir la figure 4). Dans ce cas, l'utilisation de quatre ventouses ou plus aidera à équilibrer la charge, rendant le processus de transfert plus sûr lors du transfert du capot vers la station suivante de la chaîne d'assemblage.

Les applications spécialisées telles que le formage à chaud et le moulage par injection ont leurs propres considérations opérationnelles.

 

Le processus d'estampage à chaud peut impliquer le levage et le déplacement de composants avec des températures supérieures à 250 °C. Bien que certaines ventouses standard puissent tolérer ces températures extrêmes, il est préférable de consulter le fabricant de ventouses pour déterminer si une ventouse spéciale à haute température doit être utilisée.

Le moulage par injection implique l’extraction d'objets en plastique chauds d'une matrice. La ventouse pourrait laisser une légère indentation, empreinte ou déformation sur l'objet fraîchement moulé. Des ventouses en silicone peuvent être utilisées dans ces applications.

Même avec les commandes informatiques avancées, les systèmes modernes d'automatisation de fabrication ne fonctionneraient pas correctement sans les ventouses qui soulèvent et déplacent les objets le long de la chaîne de production. C'est pourquoi il est si important de choisir la meilleure ventouse pour l'application.