13 Juillet 2015  |  Équipements industriels
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 04/2015

Visseuses pour couples réduits

Matthias Schweizer*

La société Deprag  Schulz GmbH & Co s’efforce de constamment optimiser ses produits et procéder à des innovations dans l’assemblage de composants miniaturisés. Ce spécialiste des techniques de vissage propose une visseuse pour les assemblages miniatures - la Nanomat. Cette visseuse miniature fonctionne de manière précise avec des couples de serrage de 8 à 300 Nmm à des vitesses allant jusque 2000 tr/min et ce dans quatre gammes de vitesse différentes. Ce serait l’une des visseuses avec le couple le plus faible du marché.
«Les composants électroniques dans les ordinateurs et les téléphones mobiles en matière de technique domotique, de divertissement et de l’automobile, facilitent notre vie, aussi bien au travail qu’au quotidien; ils sont essentiels pour l’innovation dans tous les domaines de la technique moderne». C’est ainsi que le Ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche décrit le rôle de la micro-électronique dans sa prise de position du 24 juin 2014. Le gouvernement allemand a depuis longtemps reconnu l’importance de ce domaine de recherche et le perçoit même comme l’une des techniques prioritaires de la société industrielle moderne. Il prévoit en l’occurrence d’encourager la recherche en micro- et nano-électronique, aux niveaux national et européen. C’est ainsi que le Ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche soutient les innovations qui, dans le cadre du programme de recherche IKT 2020, renforcent la position de l’Allemagne en matière d’électronique.
 
Système de vissage Deprag Nanomat. A gauche sur l’image, quelques illustrations suggérant des applications.
 
Défis et efforts
Les domaines de l’automobile, de la médecine, de la logistique, de l’énergie et de l’ingénierie devraient ainsi être soutenus de manière significative afin d’atteindre les objectifs de qualité, rentabilité, sécurité, convivialité et efficacité des ressources. Les liens étroits entre la technique et les domaines d’application sont établis dans le but de transformer les résultats des recherches aussi rapidement que possible en réussite économique.
Les défis et les efforts entrepris pour tous les nouveaux développements ne sont souvent connus que des seuls spécialistes. Des systèmes électroniques d’une grande complexité, généralement invisibles au grand public, doivent être conçus, fabriqués et commercialisés dans un temps extrêmement court et à un prix acceptable, et fonctionner de manière absolument fiable et économe en énergie. L’accroissement rapide de la performance et la miniaturisation constante caractérisent depuis des décennies le développement de l’électronique.
 
Visseuse pneumatique pour utilisation stationnaire, par exemple incorporée à un dispositif de vissage sur une chaîne d’assemblage automatique.
 
La visseuse miniature et ses applications
Le directeur des ventes de Deprag, Jürgen Hierold, nous décrit quelques exemples d’application d’une visseuse miniature réalisée par cette entreprise allemande: «la visseuse Nanomat peut être utilisée en médecine dans l’assemblage sécurisé de prothèses auditives ou de stimulateurs cardiaques. L’horlogerie ou les microtechniques et l’instrumentation de mesure sont par exemple d’autres secteurs faisant un usage intensif de ce type de visseuse». Un autre domaine d’application est l’industrie optique qui, pour l’assemblage des lunettes, des lentilles, des appareils photographiques, des caméras et des microscopes, fait appel aux plus petits composants d’assemblage. La miniaturisation joue également un rôle fondamental dans la fabrication des produits et composants électroniques tels qu’on en trouve dans les ordinateurs, les téléphones portables, les consoles de jeu, etc.
Ce qui peut paraître  a priori très simple au premier abord rencontre cependant de nombreux écueils au cours du processus d’assemblage. Une fois les différents éléments assemblés, ils devraient en effet se comporter comme une pièce d’un seul tenant. La fonction de la vis consiste à fixer les pièces les unes aux autres de telle manière que les forces externes susceptibles d’agir sur elles ne puissent les séparer. Cette force – appelée force de précontrainte (ou force de serrage), est certes définie par le constructeur, mais au sein d’une chaîne d’assemblage, sa détermination précise est à la fois difficile et coûteuse. C’est un problème majeur dans le cadre de l’objectif «zéro erreurs» d’une chaîne d’assemblage. La solution est le contrôle du couple de serrage de la vis. Cette valeur est obtenue à partir de la force de contrainte souhaitée et devient par conséquent la valeur déterminante des processus de vissage. Outre la formation du personnel et l’utilisation de matériaux de grande qualité, choisir le système de vissage adéquat est essentiel pour assurer la fiabilité du processus d’assemblage. La visseuse ergonomique Nanomat et sa conception adaptée à l’utilisation industrielle intense, assurent des vissages à couple contrôlé.
 
Visseuse pneumatique pour utilisation manuelle.

Une visseuse flexible pour répondre aux plus hautes exigences
La visseuse Nanomat-EC, alimentée par un moteur EC sans balais, robuste et peu exigeant en maintenance, offre une fiabilité maximale pour l’assemblage industriel. Grâce à ses bonnes caractéristiques dynamiques et à son couple maximal élevé, elle représente un outil idéal pour le vissage. La régulation de couple intégrée, basée sur la mesure précise du courant passant et sur l’évaluation des autres facteurs d’influence dynamiques, ainsi que la mesure de l’angle, permettent de contrôler précisément les processus de vissage en plusieurs étapes et de documenter les résultats.
La visseuse Deprag, basée sur la technique CE, offre des précisions de couple d’écart-type meilleures que 2 % et qui se conservent même après des millions d’arrêts et remises en marche. Un indice de capacité de la machine de ≥1,67 peut ainsi être atteint par une spécification de tolérance de ± 10 % rapportée à 6 Sigma. Note: une valeur de 1,67 Cmk signifie un pourcentage d’erreurs inférieur à 0,6 pour un million d’opérations de serrage.
 
Un maximum de flexibilité et de fiabilité avec la commande de vissage
La commande de vissage AST6 est l’instrument idéal pour les opérations de vissage stationnaires avec les visseuses Nanomat-EC, dans la plage de couple allant de 0,02 Nm à 0,2 Nm. Avec la commande de vissage séquentielle AST6, la méthode de serrage basée sur le coefficient de frottement garantit la plus haute précision pour les petits couples. La commande séquentielle, facile à utiliser, permet de surveiller et de contrôler l’angle de rotation et le couple de manière précise et pratique.
La commande séquentielle contient d’origine des programmes standard permettant un vissage selon un couple précis et le débrayage à un angle prédéfini. Ses paramètres peuvent être ajustés directement sur le clavier de saisie de la commande. Cette dernière autorise la programmation libre des procédures de vissage. Selon les besoins, celles-ci peuvent être créées et paramétrées rapidement et facilement grâce au serveur Internet intégré fourni par l’interface d’utilisateur. L’écran tactile en couleur de 4,3’’ offre un accès rapide aux cent programmes standard. Des profils d’applications individuelles peuvent être appelés par un numéro de programme ou un nom de programme quelconque.
Un logiciel supplémentaire n’est pas nécessaire, étant donné que le paramétrage et la sélection des fonctions de pilotage peuvent également être effectués via un navigateur web standard ou directement par l’écran tactile. En raison de sa petite taille, l’unité de contrôle est bien adaptée à des applications stationnaires lorsque l’espace est restreint.
La commande de vissage séquentielle AST6 s’avère polyvalente, rendant possibles la sauvegarde, la documentation et l’évaluation. Les données (historique) des sept derniers jours de production sont enregistrées et conservées. Par la suite, les résultats de vissage peuvent être téléchargés par le biais d’une connexion Ethernet. Bus de terrain et I/O sont les interfaces de communication disponibles. Les fonctionnalités supplémentaires telles que la représentation graphique de courbes de vissage, les fonctions SPC intégrées et des possibilités complètes d’analyse sont disponibles en option. Des progiciels étendus pour l’analyse de l’application de vissage, la documentation et la collecte de données de processus complètent l’offre.
La commande de vissage séquentielle AST6i est préparée aux besoins futurs du programme «Industrie 4.0», un projet d’avenir dans la stratégie high-tech du gouvernement allemand. Deprag satisfait sans problèmes l’objectif d’une «Smart Factory». Cette usine intelligente se caractérise par la polyvalence, l’efficacité des ressources et l’ergonomie ainsi que l’intégration des clients et des partenaires d’affaires dans les processus commerciaux et de création de valeur. Le constructeur allemand porte une attention particulière aux procédés d’auto-optimisation, d’auto-configuration, d’auto-diagnostique et de cognition, qui rendent l’automatisation intelligente et assistent les personnes dans leurs tâches de plus en plus complexes.
 
Visseuse électrique.
 
Une visseuse pneumatique pour de nombreuses opérations de vissage
La visseuse Nanomat avec entraînement pneumatique est utilisée aussi bien pour des applications manuelles que stationnaires. Elle doit la grande précision de son couple au principe éprouvé du débrayage mécanique des fonctions de dévissage et d’arrêt. Solution qui permet d’atteindre des précisions de couple inférieures à ± 3 %, et ceci sur des millions de cycles.
Dans les conditions appropriées, les visseuses pneumatiques Deprag dotées de ce mécanisme d’arrêt peuvent atteindre une valeur Cmk de ≥1,67 avec une tolérance de ± 10 % rapportée à 6 Sigma en vertu de la norme ISO 5396. Exprimé autrement, une valeur de ≥1,67 signifie un pourcentage d’erreurs d’à peine 0,6 pour un million d’opérations de serrage! Le couple de serrage de ces visseuses peut par ailleurs être réglé très rapidement sans l’aide d’aucun instrument spécial. Mais les ingénieurs Deprag ont conféré d’autres propriétés à la Nanomat: il y a, d’une part, la poignée ergonomique qui offre une tenue sensible et précise, et d’autre part, le mandrin à changement d’embout rapide intégré qui prend en charge rapidement et sans outils le remplacement d’embouts. Conformément à la norme DIN ISO 1173, des embouts standard avec entraînement A3 peuvent être utilisés. L’aspiration sous vide au moyen d’un système d’aspiration à vide intégrée représente un autre avantage majeur. Il permet d’éviter les gènes occasionnés par la présence de tubes près des poignées ou du point de vissage.
Les broches de vissage Nanomat peuvent être intégrés facilement et sont extrêmement petites. Les visseuses de contrôle disposent d’un sens de rotation à droite et à gauche, et sont réversibles, avec démarrage par poussée ou à vanne externe. Le corps standardisé, très élancé, est parfaitement adapté aux assemblages miniatures. La visseuse ne dépasse par les douze millimètres de diamètre et peut être utilisée dans les dégagements les plus étroits dans le cadre d’applications stationnaires.
Bien entendu, la visseuse Nanomat est également dotée du système de guidage de Deprag, qui permet d’obtenir la force de contact optimale à appliquer sur la vis grâce au ressort de compensation interchangeable.
En tant que fournisseur de solutions complètes, Deprag applique les prérogatives habituelles également au micro-assemblage. Naturellement, les visseuses s’accompagnent d’un grand nombre d’accessoires, tels que les systèmes d’alimentation automatique de la vis, les instruments de mesure de couple de haute précision ou des appuis-bras linéaires pour les assemblages manuels.
 
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Tél.; 032 343 30 60
 

* Deprag-Schulz GmbH, D-92’224 Amberg


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