Augmenter le temps de disponibilité dans vos ateliers de presse

Les composants et systèmes d’outillage légers de dernière génération permettent d’optimiser la sécurité, la vitesse, la disponibilité, le coût et la normalisation des processus d’emboutissage, garantissant ainsi des opérations plus efficaces et fiables afin de répondre aux exigences de production les plus élevées.

Les plannings de production ne sont pas négociables. Le non-respect des délais engendre une diminution des revenus des ateliers de presse qui comptent sur l’élimination des temps d’arrêt et l’augmentation de leur efficacité grâce à un outillage léger de dernière génération. Les ventouses, les préhenseurs et les aimants sont utilisés pour prélever, placer et bloquer les matériaux d’emboutissage. La conception et les capacités de ces outils ont évolué et les ateliers performants utilisent ces composants, y compris les derniers systèmes robotisés.

À titre d’exemple, un outillage léger en aluminium aéronautique hautement résistant pouvant peser jusqu’à 50 % de moins que des composants en acier traditionnels permet d’améliorer les performances d’un atelier de presse dans quatre domaines essentiels :

  • 1. Vibration – En raison de leur masse plus faible, les préhenseurs en aluminium léger permettent de réduire les vibrations pouvant apparaître pendant le prélèvement et la dépose. La diminution des vibrations engendre une diminution des contraintes sur le système de levage, assurant ainsi une précision de positionnement élevée ainsi que la réduction des temps de maintenance et d’arrêt.

  • 2. Taille du robot – Des préhenseurs plus légers peuvent être contrôlés par des robots plus petits. De plus, les robots plus petits travaillent plus rapidement et efficacement que les robots Pick-and-place à charge élevée.

  • 3. Vitesse – Légèreté est synonyme de rapidité pour les préhenseurs. Certains modèles de préhenseurs en aluminium peuvent être jusqu’à 30 % plus rapides que des alternatives plus lourdes. Les composants plus légers sont également plus faciles à remplacer, par exemple, un changement d’outil nécessitant une demi-heure peut être réalisé en dix minutes ou moins. Cette vitesse, combinée à une précision et à une efficacité améliorées, se traduit par un rendement de production supérieur et une meilleure efficacité générale de l’équipement. (OEE)

  • 4. Sécurité de l’opérateur – La manipulation d’outils et de composants lourds engendre une certaine contrainte pour votre personnel. Avec les derniers préhenseurs pesant jusqu’à 50 % de moins que les outillages traditionnels, les opérateurs sont moins susceptibles de souffrir de maux de dos ou d’être blessés.

Les avantages de l’optimisation de vos changeurs d’outil

L’optimisation des changeurs d’outil de votre système peut considérablement améliorer les performances de production. Cela est par exemple le cas de la technologie de changement d’outil automatique, qui s’est développée au cours des dernières années en raison de l’amélioration de l’efficacité des robots. Les systèmes de changement d’outil automatique permettent à un robot de retirer et de déposer un préhenseur sur un support d’outil et de le remplacer par un autre, et ce sans intervention de l’opérateur. Cette efficacité est précieuse pour les ateliers lors des travaux de déplacement de pièces spéciaux et vous permet de réduire vos coûts de préparation.

Les ateliers performants emploient généralement une approche « semi-automatique » simplifiée pour les changements d’outils, qui implique à la fois un robot et un opérateur humain avec un support à deux outils, plutôt que des supports d’outils plus complexes pouvant recevoir plus de dix préhenseurs. Dans ce système à deux outils, le robot dépose un préhenseur et saisit le suivant.

 

Un outillage léger en aluminium aéronautique hautement résistant pouvant peser jusqu’à 50 % de moins que des composants en acier traditionnels permet d’améliorer les performances d’un atelier de presse dans quatre domaines essentiels.

Pendant ce temps, l’opérateur retire les fourches du préhenseur du premier support d’outil et les remplace par un nouvel outillage. L’avantage est que la presse peut continuer à fonctionner pendant le changement manuel du préhenseur, améliorant ainsi le temps de disponibilité et réduisant l’espace nécessaire à un support à cinq, dix ou quinze outils. La conception légère et modulaire des pièces du préhenseur en aluminium permet également de conserver plus facilement des pièces de rechange en stock, réduisant ainsi le temps nécessaire au changement d’outil de deux heures à 15 à 30 minutes.

Cette combinaison de processus de changement d’outil automatiques et manuels est également connue sous le nom d’« outil universel » : le système de changement d’outil est conçu autour d’un arbre principal solide qui est fixé à un changeur d’outil automatique, lui-même contrôlé par un robot à l’une des extrémités et un changeur d’outil manuel, où les fourches les plus légères du préhenseur sont situées, au niveau de l’autre extrémité. En utilisant l’outil universel, les composants plus légers peuvent augmenter la vitesse de production jusqu’à 30 %, améliorer la sécurité, garantir un travail plus ergonomique et être moins sujets à l’usure et à des dommages coûteux.



 

Toutefois, la configuration et le fonctionnement du système Venturi ont été modifiés. Les systèmes traditionnels utilisent deux conduites d’air : une pour générer le vide qui permet de prélever les objets et une seconde pour ajouter de l’air dans la ventouse, permettant ainsi de relâcher la pièce. Le fonctionnement de la deuxième conduite de soufflerie peut ne pas être fiable, ce qui peut conduire à des relâchements mal positionnés et inégaux pouvant entraver le robot et le système de changement d’outil. 

L’IMPORTANCE DES VENTOUSES

Bien que les ventouses soient les plus petits composants des systèmes de préhenseurs, elles ont une importance essentielle. Pour optimiser leurs avantages, le fabricant doit connaître les caractéristiques de l’objet devant être soulevé, déplacé et déposé, ainsi que la manière dont l’objet détermine le type de ventouse à utiliser.

Ces caractéristiques comprennent :

  • Type de matériau - Les matériaux sont généralement de type poreux ou non poreux. Les matériaux poreux incluent notamment le carton, le bois et le Styrofoam ; ceux-ci nécessitent généralement un débit de vide plus élevé, mais ne requièrent pas une génération de vide de haut niveau pour être soulevés. Les matériaux non poreux (acier, aluminium, plastiques durs, etc.) requièrent un débit de vide plus faible pour être prélevés.

  • Type de surface - Les surfaces sont de type sec ou huileux. La plupart des objets sont secs, mais certaines catégories de plastiques peuvent présenter des surfaces huileuses. De plus, certaines tôles métalliques sont traitées avec un inhibiteur de corrosion avant le processus d’emboutissage, laissant ainsi un voile huileux à la surface. La sélection d’une semelle de ventouse adaptée garantit une bonne manipulation.

  • Contour - La détermination du contour requiert la question suivante : l’objet est-il plat, ou présente-t-il des bords arrondis et des courbes ? Certains objets peuvent présenter trop de courbes ou d’ondulations, par conséquent une ventouse serait inefficace. En outre, les objets ayant trop de trous rapprochés les uns des autres ne sont pas compatibles avec les ventouses.

  • Forme - Les ventouses présentent traditionnellement deux formes : ronde et ovale. Les ventouses rondes sont les plus courantes, toutefois, si l’application nécessite le prélèvement d’un objet très fin, une ventouse longue et ovale peut être utile. De nouvelles ventouses en forme de cloche gagnent en popularité, car leur corps peut adhérer à des surfaces convexes ou concaves grâce à un modèle de friction interne affiné pouvant résister à des forces de cisaillement élevées.

Il existe deux types de conception au sein des différentes familles de ventouses :

    1. Ventouses à soufflet - Les ventouses à soufflet présentent une conception en accordéon qui les rendent plus flexibles et leur permettent de prélever des objets non uniformes ou qui ne sont pas bien alignés avec la ventouse. Cela est possible grâce à un débit de vide plus élevé qui élimine les volumes d’air importants à l’intérieur de celle-ci.

    2. Ventouses plates - Les ventouses plates requièrent moins d’air pour être retirées afin de générer un effet de préhension, mais ne sont pas aussi flexibles que les ventouses à soufflet.

Mesurer la dureté d’une ventouse

Le « duromètre », une technique de mesure de la dureté des matériaux, est généralement utilisé pour les polymères, les élastomères et les caoutchoucs. La plupart des fournisseurs de ventouses utilisent l’échelle Shore A pour tester la dureté. Une valeur élevée indique un matériau dur, tandis qu’une valeur faible indique un matériau mou.

Les ventouses standard à base de caoutchouc et de polyuréthane actuellement disponibles sur le marché utilisent cette même échelle pour mesurer la dureté :

  • Duromètre 30 - un duromètre plus souple et idéal pour les panneaux profilés, mais qui peut présenter une durée de vie plus courte que les ventouses plus fermes.

  • Duromètre 45 - un caoutchouc semi-dur qui permet une bonne étanchéification et s’adapte à la plupart des contours, le rendant ainsi adapté à toutes les applications. Ce caoutchouc présente généralement une durée de vie plus longue qu’une ventouse de duromètre 30.

  • Duromètre 60 - le duromètre le plus élevé est efficace sur les surfaces huileuses et planes. Sa durée de vie est plus longue que celle d’une ventouse de duromètre 45.




 

La manipulation d’outils et de composants lourds engendre une certaine contrainte pour votre personnel. Avec les derniers préhenseurs pesant jusqu’à 50 % de moins que les outillages traditionnels, les opérateurs sont moins susceptibles de souffrir de maux de dos ou d’être blessés.

Certains fournisseurs de ventouses utilisent un code couleur pour leurs produits selon leur duromètre afin d’en faciliter l’identification, la maintenance et le remplacement. Lorsque vous choisissez un duromètre pour votre application, notez que les pièces profilées, ou présentant des angles ou des bords tranchants, nécessitent un duromètre plus souple de sorte que les ventouses s’adaptent plus facilement aux contours. Les surfaces planes sont idéales pour un duromètre plus élevé, car une ventouse conçue à partir de ce matériau présentera des propriétés de maintien plus importantes.


Motif de la semelle

À l’instar des pneus de voitures, de nombreuses ventouses disposent de leur propre motif de semelle. Ce motif permet de déterminer la puissance de maintien ou de préhension de la ventouse sur la surface du matériau à déplacer. Une méthode fonctionnant pour une application peut ne pas fonctionner pour une autre, surtout si la surface du matériau est sèche ou huileuse. Certaines ventouses combinent leur semelle unique à plusieurs duromètres afin d’augmenter la force de préhension.

Type de montage

De nombreux types de montage sont disponibles : mâle / femelle, NPT impérial, filetage métrique G, montage en T carré et à déconnexion rapide. De nouveaux supports de filetage en plastique léger seront bientôt également disponibles sur le marché. Les fabricants de ventouses ont mis au point des produits qui satisferont aux besoins des utilisateurs finaux en ce qui concerne le type de montage. Avant de choisir un type de montage, il convient de consulter le fabricant afin de déterminer quel est le type de système d’automatisation utilisé, car si la ventouse n’est pas adaptée au support, votre système ne fonctionnera pas.

Les systèmes Venturi sont généralement acceptés pour l’alimentation en air permettant aux ventouses de fonctionner. Toutefois, la configuration et le fonctionnement du système Venturi ont été modifiés. Les systèmes traditionnels utilisent deux conduites d’air : une pour générer le vide qui permet de prélever les objets et une seconde pour ajouter de l’air dans la ventouse, permettant ainsi de relâcher la pièce. Le fonctionnement de la deuxième conduite de soufflerie peut ne pas être fiable, ce qui peut conduire à des relâchements mal positionnés et inégaux pouvant entraver le robot et le système de changement d’outil.


UNE GAMME DE COMPOSANTS D’OUTILLAGE

Une grande variété de composants et d’accessoires supplémentaires permettent d’optimiser les performances des ateliers de presse. De nombreux fournisseurs d’équipements d’ateliers de presse ont mis au point des composants de systèmes d’emboutissage d’apparence et de conception similaire, ce qui profite aux utilisateurs du monde entier : par exemple, si une tâche est spécifiée pour un atelier à Detroit, le fabricant sait que les mêmes composants et systèmes peuvent être utilisés et entretenus dans un atelier similaire en Chine.

D’autres innovations développées au cours des dernières années ont permis aux opérateurs de produire davantage de pièces embouties par heure, tout en réduisant l’usure générale du système, notamment :

  • Pinces pour tôles - Une conception retravaillée a permis de rendre les pinces pour tôles plus légères et compactes, sans toutefois diminuer leur force de serrage. Cela leur permet de fonctionner sans problème avec des composants d’outils légers.

  • Supports pour capteurs de proximité - Ces supports sont conçus à partir de nylon renforcé par fibres de verre hautement résistant afin de résister à la sensibilité élevée des capteurs de proximité aluminium utilisés dans les lignes robotisées de manutention de matériaux Pick-and-place de plus en plus populaires.

  • Vérins rotatifs - Ces vérins rotatifs peuvent être utilisés avec des préhenseurs et des pinces pour tôles pour une solution automatisée d’applications de presse triaxiales. Les vérins rotatifs à profil bas assurent également un positionnement précis. L’utilisation d’aimants pour le prélèvement, le déplacement et le positionnement des pièces et/ou des produits finis doit également être prise en compte.

Application, Characteristics & Usage Chart for Vacuum Cups

This chart is a guide to aid in selecting the right family of cup for general surfaces, contours, and applications.










Choisir les bons aimants

Enfin, l’utilisation d’aimants pour le prélèvement, le déplacement et le positionnement des pièces et/ou des produits finis doit être envisagée. Dans l’idéal, de puissants aimants à base de terres rares peuvent être utilisés dans les applications où les ventouses et les préhenseurs typiques sont inefficaces, par exemple le levage et le déplacement de tôles d’acier lourdes, de plaques, de pièces embouties et même d’assemblages complets dans des systèmes de station à station, de presse à presse et Pick-and-place robotisés.

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