13 february 2015 |
La Revue POLYTECHNIQUE 12/2014 |
Machine tools
Des équipements pour doper la productivité
Matthias Schweizer
Cet article décrit quelques réalisations destinées à l’automatisation de processus de production ou d’assemblage, développées et réalisées par AxNum SA, société établie à Bienne au début de l’année 2002, essentiellement spécialisée dans la conception de produits et systèmes de précision pour les industries de l’assemblage et du marquage.
Les réalisations présentées dans le cadre de cet article concernant des chariots électriques de grande précision avec servocontrôleurs et fonctions de sécurité, des modules de tables rotatives précises et dynamiques, ainsi que des servopresses à commande numérique ultra-précises, dotées d’un capteur de course avec une résolution de mesure de l’ordre d’un quart de micron.
Chariots à table en croix actionnés par des moteurs linéaires
Mi-avril, lors d’une manifestation dans l’Expodrom de Montilier, les sociétés AxNum AG et Jenny Science AG ont présenté pour la première fois leur nouvelle série de chariots Elax. Au cours de brèves présentations, les invités ont eu l’opportunité de découvrir tous les avantages de ces nouveaux axes électriques. Particularité de cette série: l’entraînement à moteur linéaire est intégré de manière compacte dans le boîtier du chariot. Des positionnements d’une précision de plus ou moins dix micromètres (10 µm) peuvent être obtenus. La série est extrêmement efficace sur le plan énergétique, le fonctionnement est silencieux et peu sujet aux vibrations, ceci avec une précision constante.
Allant de pair avec ces chariots, le servocontrôleur XENAX est doté de fonctions de sécurité telles que «Safe limited Speed (SLS)». Selon son constructeur, ce serait le plus petit du monde.
Ces chariots ont été conçus selon un système modulaire. Sans plaque adaptatrice, ils se vissent directement les unes aux autres avec des bagues de centrage, que les éléments soient en version horizontale, verticale, à table croisée ou en version portique de surface. La matrice à trous a toujours la même trame de 20 x 50 millimètres, donc pas besoin de réaliser des trous de fixation. Les dimensions de montage de la plus petite version sont de 110 x 140 mm et 268 x 418 mm pour la plus grande. Des longueurs de course de 30 à 150 mm sont disponibles avec des cadences élevées et des vitesses jusqu’à trois mètres par seconde. Pour des applications dans l’industrie alimentaire et pharmaceutique ou dans des salles blanches, AxNum fournit sur demande un capot en acier chromé. Ainsi, au-dessus des taraudages modulaires, la surface est lisse et facile à nettoyer.
Le raccordement par un seul câble facilite considérablement le montage. Les chariots nécessitent moins de place par un guidage de chaîne à câbles compact et léger. Selon l’application, le branchement du câble peut également être latéral. La conception optimisée en poids décharge le moteur linéaire dans le chariot. Ce gain de poids et d’énergie peut être mis à profit pour obtenir une dynamique plus élevée. Selon la conception, le chariot d’un axe vertical reste en position ou remonte en cas de panne d’électricité, sans que de l’air comprimé ou du courant soit nécessaire.
Les servocontrôleurs extrêmement compacts XENAX Xvi de Jenny Science sont utilisés pour la commande de l’entraînement. Ils sont pilotés par l’intermédiaire d’un navigateur web. Le paramétrage des contrôleurs est automatique. Le système travaille de façon autonome et peut être démarré ou stoppé directement par I/O numériques ou diverses connexions de bus. Le chariot ELAX est équipé de la fonction «Force Calibration» brevetée, qui compense des forces résiduelles, pondérales et de frottement indésirables. L’utilisateur peut ainsi consigner, limiter et surveiller des forces dans les processus. En liaison avec le servocontrôleur, il est également possible d’enregistrer des diagrammes force/course complets sans capteur de force supplémentaire.
Une servopresse CN avec une précision folle
Avec la servopresse CN UFM-C-Compact RE165, AxNum propose une solution «tout en un» qui peut appliquer une force jusqu’à 4000 N et est dotée d’une commande intégrée dans le bâti. Avec ce poste de travail manuel entièrement automatique, les utilisateurs peuvent assembler des microcomposants avec une extrême précision et surtout de manière économique. En effet, la particularité de ce système innovant est la table rotative, qui est dotée équipée de deux posages, fonctionnant en rythme pendulaire. Cela permet de doubler la production: pendant que l’opérateur dépose le composant dans la station avant, le chassage est effectué dans la station arrière en temps camouflé. Le composant à chasser est inséré à l’endroit prévu après avoir été contrôlé.
La table rotative, de conception rigide, est entièrement noyée dans la plaque de base du bâti en col de cygne. Lors de la rotation, la table flotte temporairement sur un coussin d’air d’épaisseur micrométrique au-dessus d’une surface trempée polie miroir. Pour les opérations de mesure et de chassage, la table repose de manière fixe. Cela réduit l’usure et permet de fortes charges. Un rehausseur de protection est placé à la hauteur du posage. Ainsi, dès que le composant est inséré, la table rotative se met immédiatement en position de travail sans que l’opérateur doive ouvrir le capot de protection. Cela permet un travail fluide en continu et réduit les temps de cycle.
La servopresse est équipée d’un capteur de course intégré présentant une résolution de 0,00025 m (un quart de micron). L’opérateur contrôle ainsi en permanence tous les processus. Le cycle de pressage se répète jusqu’à l’assemblage intégral et parfait du composant.
Tous les réglages peuvent être effectués au moyen d’un panneau IPC avec écran tactile. L’opérateur fait usage d’une molette virtuelle avec laquelle il peut aisément ajuster la presse avec toute la précision désirée. Le logiciel «Compact Advanced» permet de programmer des séquences pour chaque type de pièce. Celles-ci peuvent être appelées dans la gestion des ordres intégrée par simple pression d’une touche ou par un scanneur de code-barres, ce qui réduit considérablement le temps de configuration. Le programme affiche des courbes de chassage, reconnaît des pièces défectueuses et les trie en émettant un message d’erreur. Le logiciel étant ouvert et orienté objet, des capteurs et acteurs supplémentaires ainsi que des axes pneumatiques et électriques peuvent être intégrés. Tous les modules assemblés peuvent être ensuite documentés à 100 % dans une banque de données intégrée, ce qui garantit une traçabilité intégrale de la production.
Afin de garantir une sécurité de haut niveau aux utilisateurs de ces postes de travail manuel équipés de servopresses, AxNum a soumis avec succès au contrôle de modèle type la série Compact, des exécutions spéciales ainsi que des unités additionnelles telles que des tables à mouvements croisés, à transfert circulaire et coulissantes.
Des tables rotatives avec la force motrice d’une BMW M5 !
Les modules rotatifs sont utilisés lorsque sont requis des mouvements de rotation, de pivotement et de préhension rapides, précis et hautement dynamiques. A cet effet, AxNum propose dans son assortiment des solutions en différentes versions. Les modules conviennent parfaitement comme entraînements de tables rotatives, intégrés dans des machines spéciales pour l’automation (par exemple les machines d’usinage transfert), des cellules automatiques ou dans des installations de production. Ils sont robustes et la plupart des modèles sont équipés d’un entraînement direct. L’entraînement est à la fois hautement dynamique et très précis en raison d’un fonctionnement sans réducteur.
Selon la version, la précision de positionnement est comprise entre deux et six secondes d’angle. Les modules rotatifs sont surtout rentables lorsque des temps de réponse très courts sont exigés. Ces modules, de conception compacte, sont munis d’un perçage central traversant. Ainsi, tous les câbles passent par le centre et les modules sont positionnés rapidement et avec précision. AxNum fournit à l’utilisateur tous les modules clés en main et préprogrammés.
Le plus petit modèle – Ra50R30 – a une taille de seulement 50 x 50 x 65 mm. Il a été développé pour des robots de manutention afin de positionner des pièces en rotation. Cette unité développe un couple de rotation de 1,8 newton-mètre, ce qui fournit une force suffisante pour entraîner un plateau rotatif ayant un diamètre d’environ 200 mm. Le modèle Ra60R30, avec une taille légèrement supérieure (60 x 60 x 75 mm), peut développer un couple de rotation deux fois plus élevé. D’une taille comparable, le modèle RaXD62H60 présente les avantages d’un entraînement direct. Il est caractérisé par des mouvements rapides, une vitesse de rotation constante et un contrôle du couple de rotation. Le module rotatif le plus puissant est le RaXD360H150. Il fournit un couple de rotation maximal de 550 Nm. Pour l’anecdote, cela correspond approximativement à la force motrice que développe sur la route un véhicule de la série BMW M5. De grands plateaux rotatifs peuvent ainsi être positionnés avec une précision de quelques micromètres.
Pour des tables rotatives d’une hauteur inférieure à 50 mm, utilisées principalement par la micromécanique, ce fournisseur propose dans sa gamme des modules rotatifs CN spéciaux. Leurs particularités sont leur construction très mince (dès 37 mm) et leur couple de rotation constant. Ils peuvent être utilisés pour des opérations d’assemblage, avec force tangentielle jusqu’à 300 N, sous une servopresse.
AxNum équipe chaque module d’un servocontrôleur correspondant. L’utilisateur peut les programmer par l’intermédiaire d’une interface Ethernet standard. Les contrôleurs sont compatibles avec EtherCAT, Profinet, CANopen ainsi que d’autres systèmes de bus de terrain. Des fonctions de sécurité telles que «Safe limited Speed (SLS)» sont disponibles en option. Même des applications complexes avec surveillance de l’angle et du couple de rotation sont possibles avec les nouvelles fonctions. Cela accroît la fiabilité et la productivité des installations.
AxNum SA - Numeric Automation Systems, fondé début 2002, s’est spécialisé dans des produits haut de gamme pour l’automatisation, les techniques de montage et de marquage avec les solutions correspondantes pour rationaliser et simplifier la production. Rapidement, cette entreprise a acquis une excellente réputation comme partenaire compétent et privilégié dans son secteur d’activité. Les moteurs linéaires Jenny Science, SMC, LineTech et KML permettent de nombreuses possibilités de conception de systèmes d’axes numériques. Les appareils de marquage à micro-percussion de la Maison SIC et les lasers de marquage de la Maison ACI permettent de couvrir les besoins sans cesse croissants de la traçabilité des composants. Dans le secteur des techniques d’assemblage, AxNum SA distribue les produits de la Maison Promess. Les produits Deprag, techniques de vissage et moteurs pneumatiques, viennent encore compléter la gamme des solutions innovantes pour l’automatisation du montage et de l’assemblage.
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2504 Bienne
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