Un système de vissage intelligent pour assembler les matériaux légers

Les exigences de sécurité, la disponibilité des matériaux, la facilité de réparation et de remplacement des pièces de carrosserie, ainsi que leur possibilité de recyclage constituent des défis majeurs pour l'industrie automobile. En termes de montage, ceci implique de profonds changements. En présence de matériaux légers, le choix de la technique d'assemblage adéquate est fondamental. Dans les chaînes d'assemblage de carrosserie automobile, c'est celle du vissage par fluotournage qui a été retenue.

Par le biais d'une forte pression et d'une vitesse de rotation élevée, la pointe spécialement formée de la vis par fluotournage, génère une chaleur due au frottement, qui entraîne un processus de flux de la tôle non pré-percée. Le processus débute par la formation d'un cratère, dans lequel on obtient un filetage à filets multiples après le passage de la vis et la formation d'une «trémie traversant» à pression réduite. Un filetage se forme, pouvant ultérieurement, en cas de réparation, accueillir une vis normale. Après la formation de cet orifice, la vitesse de rotation est réduite. Il s'ensuit un pré-serrage jusqu'à la tête de repos, puis le serrage final de la pièce aux paramètres de couple et d'angle préétablis.

L’ensemble du processus dure généralement moins de 2 secondes. Aucun autre élément de sécurité tel qu’un écrou ou un boulon n’est nécessaire, puisqu’au montage l’alésage et le filetage de la vis s’épousent parfaitement. La vis est «fixée». Plus aucun perçage ou découpage préliminaire de la pièce n’est requis.

 

 

Un processus optimisé par adaptation à des paramètres fluctuants

Cette méthode permet non seulement l'assemblage de feuilles de matériaux différents, elle présente également des avantages conséquents en termes de coûts et de temps de traitement. Mais ce processus de vissage est-il adapté à des assemblages impliquant des matériaux aux caractéristiques variables ?

Afin de garantir une qualité de vissage malgré des variations de tolérance dues à l'épaisseur des tôles, à la longueur des vis ou à des différences structurelles, les systèmes de vissage actuels déterminent les paramètres de fixation séparément, selon des procédés laborieux. Habituellement, leurs mouvements de positionnement sont basés sur des vérins pneumatiques avec une soupape proportionnelle. Dans certaines circonstances, la précision de la mesure des forces et des positions d'appui laisse à désirer. Le comportement de l'air comprimé peut ainsi s'interposer au déroulement normal des opérations de vissage.

Dans ces opérations, l'étape la plus critique est la transition entre la réalisation de la trémie et du filetage. Il existe, en effet, un risque que lors d'une réduction anticipée de la vitesse de rotation ou de la force de pression de la visseuse, la trémie ne soit pas complètement achevée et qu’un couple de taraudage trop élevé abîme la vis ou la pièce à assembler. En endommageant le filetage, un arrêt tardif peut également porter atteinte à la qualité de la fixation.

 

L’analyse des paramètres de vissage est inutile

Le spécialiste des techniques de vissage DEPRAG a trouvé la parade à ces risques. Il propose une unité d'assemblage adaptative pour le vissage par fluotournage, avec un entraînement électrique régulé à la fois pour le processus d'avance et pour le processus de vissage. La mesure en continu des paramètres de vissage permet un ajustement hautement dynamique de la force de pression et de la vitesse de rotation de la visseuse.

Contrairement aux systèmes classiques, la nouvelle unité d'assemblage Adaptive DFS détermine et contrôle la vitesse et la longueur d'avance de manière très précise. Les données transmises en continu par les modules de commande permettent une détection précise et automatique des points de pénétration appropriés. Les changements de paramètres minutieux et nécessaires peuvent ainsi être réalisés de manière autonome par l'appareil.

Ceci garantit des paramètres de processus optimaux, indépendamment de la tolérance des composants ou des vis, réduisant ainsi considérablement les besoins d'analyse et le paramétrage préliminaires. Les processus de réparation coûteux dus à des trémies imparfaites, des vis de mauvaise qualité ou des filetages faussés s'en trouvent réduits au minimum. L'obtention de paramètres spécifiques à chaque cas de figure minimise également les contraintes auxquelles sont soumises les vis et les pièces d'assemblage. Les données de procédé supplémentaires augmentent par ailleurs la cohérence de la documentation des processus de vissage.

 

Une grande souplesse dans le traitement des matériaux

Le contrôle électronique séparé de l'entraînement d'avance et de vissage en conjonction avec des options de paramétrage avancées assure une grande souplesse dans le traitement des matériaux, notamment dans l'usinage de matériaux disparates, ainsi que le recours à des processus de vissage spéciaux pour de nouveaux éléments de fixation dans le cadre de séquences d'assemblage spécifiques à certaines applications.

Le contrôle de la présentation des pièces permet de définir des séquences de présentation et des points d'arrêt précis, nécessaires en présence de matériaux modernes, tels que les polymères renforcés par des fibres de carbone (PFRC). Il s’agit d’un avantage non négligeable pour des matériaux dont le comportement (par exemple la délamination à la perforation) n'est pas encore bien connu.

 

Une grande précision de réglage des positions

Le nouveau système d'assemblage fonctionne à une vitesse allant jusqu'à 8000 tr/min avec un couple maximal de 15 Nm. L'entraînement électrique contrôlé permet de régler avec une grande précision les positions souhaitées. Ceci permet un maintien sûr de la vis par la douille, ce qui est particulièrement nécessaire dans les opérations de vissage sous plancher. En outre, ceci raccourcit le temps de cycle par vis, car seule une course d'alimentation courte doit être exécutée. Les limites imposées par les matériaux (en termes de vitesse et de couple, par exemple) peuvent être exploitées de façon optimale, tant lors du taraudage que lors du serrage. Pendant que le système se déplace vers la prochaine position de vissage, la vis suivante est déjà injectée et mise en position. Le système de vissage est optimisé pour minimiser les temps de cycle.

 

Une construction légère et compacte

L’application centrale de la force de pression dans l'axe de la vis est une autre caractéristique nouvelle et importante de l'unité d'assemblage adaptative. Des forces de pression allant jusqu'à 3000 N n'induisent pas de charges transversales, ce qui a un effet positif en termes d'usure des paliers et des guides. Ceci se traduit par une construction légère et compacte.

Grâce à son faible poids, l'unité convient parfaitement à une utilisation avec des robots. Sa forme effilée, d'une largeur inférieure à 170 mm et sans protubérances, lui permet d'atteindre des points de vissage difficiles d'accès. Des modules spécifiques interchangeables permettent de l’adapter facilement à différents types de fixations. Cette conception, associée à des mandrins à changement rapide, rend l'entretien de l'unité particulièrement facile. L’installation peut également être équipée d'un système de changement d'outil automatique. L'alimentation des vis est disponible en deux variantes: via un tuyau ou via un chargeur.

 

Une unité d'assemblage modulaire

Pour répondre aux exigences élevées en termes de maintenance et d'entretien et minimiser les temps d'arrêt, l'unité d'assemblage est modulaire. Les composants qui sont continuellement en contact avec les pièces à assembler ou avec les éléments de fixation, et donc exposés à une plus grande usure, peuvent être échangés sans outil et sans connaissance particulière, sur simple pression d'un bouton.

L'unité d'assemblage dispose d'une interface utilisateur intuitive et ergonomique. Les fonctions de diagnostic intégrées se prêtent à une maintenance préventive, permettant une disponibilité maximale de l'appareil. L'enregistrement de tous les paramètres et résultats contribue à une documentation et une évaluation complètes des opérations de vissage. Des ports mécaniques et électriques permettent le raccordement rapide d'un appareil photo ou d'un pointeur laser pour la documentation de la géométrie et de l'accessibilité des points de fixation, ou la détermination pratique des positions de vissage.

 

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