Servo Press Assembles Fine and Large Parts at the Same Time

IEF-Werner GmbH a été approché par un utilisateur pour la fourniture d’une presse unique qui permet de sertir, c-à-d. d’assembler par déformation plastique, des pièces métalliques très fines et des éléments plus épais pour former un seul sous-ensemble. Le spécialiste en automatisation basé à Furtwangen, en Allemagne, a pu répondre avec succès à cette demande en fournissant une machine de la série servo-presses AiPRESS qui permet une force de pression de 12 kN. Cette solution fournit la force requise et une précision très élevée. Les utilisateurs ont seulement besoin d'un système, ce qui leur permet d'économiser des coûts d'investissement et d’avoir un sertissage de haute qualité et reproductible en moins de temps.

Pour rester compétitif, les entreprises de fabrication doivent répondre aux commandes de leurs clients avec une flexibilité toujours croissante. Les nouveaux produits ou versions de produits doivent sortir plus rapidement sur le marché ce qui demande plus que jamais des exigences plus importantes sur les machines. Les systèmes doivent traiter des matériaux qui diffèrent considérablement en termes de structure, de taille ou d'épaisseur. Cependant, ces nouveaux systèmes sont coûteux et une fois qu'ils ont été mis en place, ils doivent être utilisés à pleine capacité. Un utilisateur en Génie Médical a été confronté à la question de savoir comment des composants tout à fait différents l'un de l'autre peuvent être déformés pour être assemblés et former un sous-ensemble avec des forces de pression différentes. Le sous-ensemble comprenait d'une part de très petites pièces métalliques et d’autre part des composants plus épais et massifs. "Cette tâche nécessitait une presse qui permet de réaliser deux étapes de processus avec une très grande précision", explique Frank Neugart, responsable des produits servo presses chez IEF-Werner GmbH. En outre, cette solution devait être suffisamment flexible pour répondre aux exigences de commandes futures, ce qui impliquerait probablement une force encore plus élevée. Il s'agissait d'une approche raisonnable, en particulier en ce qui concerne la rationalisation des mécanismes. Les deux étapes du processus impliquaient le sertissage des composants.

Frank Neugart, Responsable des produits Servo Presses chez IEF-Werner Gmbh à Furtwagen, en Allemagne

« La technologie des servo permet de contrôler le processus de manière à ce que le décalage requis soit atteint avec une précision de quelques micromètres. » Frank Neugart, Responsable des produits Servo Presses chez IEF-Werner GmbH

Une presse unique à toutes fins utiles

Les ingénieurs d’IEF-Werner ont étudié attentivement la demande et ont livré une machine de la série servo presses aiPRESS qui propose une force de pression de 12 kN.

"Cette machine permet de réaliser des processus d’assemblage de haute précision de façon automatique et reproductible" explique Frank Neugart.

"Les systèmes sont conçus de manière flexible et peuvent être intégrés dans les lignes de montage ainsi que sur les postes de travail manuels. La technologie servo présente des avantages importants pour cette application. Elle permet aux opérateurs de définir des paramètres tels que la vitesse. Selon la précision requise, de très courts temps de cycle peuvent être implémentés car la force motrice agit sur une broche ", explique Frank Neugart.

Un cadre massif en forme de C et résistant et un outil en acier constituent la base de la presse. Le système est ainsi conçu pour éliminer les déformations, les flexions ou les processus de réglage qui affectent les pièces de transmission de la force pendant le processus de pressage grâce au découplage mécanique du système de mesure et les compense à travers le servo contrôle.

L’entraînement se compose d'une broche de précision, d'un servomoteur et d'un guide qui permettent d'absorber complètement les forces latérales. Avec l'aiPRESS, un guide de précision maintient la ligne d'entraînement sur la bonne voie tout au long de la course. "Les erreurs de positionnement résultant à une déviation de la hampe peuvent être exclues", explique Frank Neugart. Un système de configuration permet d'adapter le système d'entraînement à la plage de force requise. Ainsi, le servo variait toujours dans des conditions optimales de fonctionnement. L'utilisateur peut adapter les facteurs du process tels que la force d'entrée, la vitesse de déplacement, le temps de positionnement et la précision de l'application spécifique.

 

 

La visualisation du process aiLIGHT indique différentes conditions de travail pour un rendement optimum, en technologie quatre-couleur LED.

Haute Qualité d’Assemblage

"Pour que les deux étapes de processus soient implémentées avec précision, nous avons équipé l'aiPRESS avec un capteur de force piézoélectrique qui propose deux gammes de fonctionnement évolutives", explique Frank Neugart.

"La précision de la mesure est assurée grâce à la commutation de paramètres dans le capteur." IEF-Werner a coopéré étroitement avec HBM Test and Measurement (HBM) pour implémenter cette sous plage d’étalonnage.

Les capteurs piézoélectriques sont une réelle alternative aux capteurs à jauges de contrainte, en particulier lorsqu'une très grande plage de mesure est requise. Les capteurs de force piézoélectriques permettent l'acquisition d’une force allant de quelques newtons à plusieurs kilo-newtons. A condition que l'étalonnage requis ait été effectué, un seul capteur peut être utilisé dans différentes plages de mesure.

IEF-Werner utilise un capteur de force piézoélectrique CFT/25kN de HBM. Le capteur a été précontraint et étalonné. Il est donc prêt à être utilisé immédiatement. Un cristal de phosphate de gallium constitue le noyau du capteur CFT de capacité 25 kN. Ce matériau offre l'avantage d'atteindre deux fois la sensibilité d’un noyau en quartz fréquemment utilisé. Les dérive et bruit sont faibles, ce qui augmente considérablement la plage de mesure utilisable. Le capteur est connecté à l'amplificateur de charge CMD 600 à l'aide de câbles particulièrement exempts de bruit. Le CMD 600 dispose de deux ensembles de paramètres programmables avec une bande passante extrêmement élevée ainsi qu’une très faible dérive : conditions optimales préalables pour une utilisation correcte dans des mesures extrêmement exigeantes.

IEF-Werner, en coopération avec l'utilisateur, a développé un processus de pressage spécial qui peut également être utilisé pour d'autres applications. Pendant le processus d'assemblage, le poinçon de presse, entraîné par un servomoteur, se déplace rapidement au début vers le bas pour mettre les composants en contact. Ensuite, le processus ralentit. En général, le système mesure la force de pression et la position des composants à assembler. Grâce à sa conception spéciale, l'aiPRESS sertit les pièces métalliques fines à une force maximale de 3 000 newtons, avec une précision inférieure à ± 15 newtons. "Habituellement, 500 à 600 newtons au plus sont utilisés avec de tels composants", explique Frank Neugart. «Cela nous permet de garantir un processus de sertissage de grande qualité.» Dans la deuxième étape du process, la servo presse sertit les pièces plus massives à 6 000 newtons, avec une précision inférieure à ± 30 newtons.

 

 

Capteur CFT de 25 kN
Amplificateur de charge CMD 600

Manipulation conviviale

Pour rendre le concept de configuration et de contrôle aussi ergonomique et convivial que possible, les développeurs IEF ont équipé l'interface utilisateur graphique de l’aiPRESS avec leur propre système d'exploitation pour les process de pressage. L'aiQ-CONTROL est au coeur du système d'exploitation. Ce moniteur de chemin de force représente graphiquement le processus de pressage et surveille sa progression. Le moniteur fournit différentes fonctions telles que les mesures d’enveloppes de courbe, les fenêtres et les barrières du chemin de force. Il permet aux utilisateurs de surveiller les quantités mesurées inter-reliées à tout moment.

En outre, la visualisation du processus intelligent aiLIGHT est fournie. Il est construit sur une technologie LED à 4 couleurs économe en énergie et utilise les propriétés réfléchissantes des matériaux pour interagir avec l'opérateur à travers des codes de couleur claires. Toutes les informations requises sont fournies. La lumière blanche lumineuse prend en charge la configuration ou l'insertion d'un composant. La lumière bleue indique que les composants ont été sertit. Lorsque le résultat est correct, le voyant s'allume en vert. Le cas NOK est signalé par une lumière rouge. La fonction de lumière rouge intégrée en haut de la presse signale également la qualité du résultat de sertissage et est clairement visible dans toutes les directions. Ainsi, pas besoin de récupérer les informations de l'interface utilisateur pour évaluer le résultat de la compression. L'opérateur n'a pas à se détourner de la tâche actuelle pour afficher les courbes de sertissage. Cela permet un fonctionnement pratique et ciblé sans distraction et augmente l'efficacité du travail.

Un autre aspect important dans le développement de la série servo presses d'IEF-Werner a été la recherche d’un fonctionnement économe en énergie: dans un quart du fonctionnement, l'ensemble du système nécessite autant d'énergie qu'une ampoule normale de 60 watts. Une alimentation en air sous vide ou sous pression est intégrée directement dans la hampe de la série aiPRESS. Par conséquent, l'outil n'a pas besoin de câbles d'alimentation extérieur. Toute la série de machine couvre une gamme de force de 200 N à 30 kN.

Un autre avantage de la série aiPRESS, en particulier dans ce projet, est : "Toutes les parties ouvertes et visibles sont en acier inoxydable. Si la machine doit se trouver dans une salle blanche, la zone de travail peut être complètement nettoyée ", explique Frank Neugart. En outre, si les utilisateurs ont besoin d'une force supérieure pour de futures commandes, ils peuvent reconfigurer la presse en augmentant la portée des forces jusqu'à 12 kN et en les adaptant facilement aux modifications demandées.

Notre client

IEF Werner propose une vaste gamme de produits de composants automatisés sophistiqués pour des tâches allant du déplacement dynamique de très haute précision aux mouvements très puissants. Depuis plus de 35 ans, la société a produit des systèmes d'automatisation spécialisés pour diverses branches de l'industrie telles que l'ingénierie automobile, le médical, le secteur électrique et l’industrie de précision ainsi que l'industrie des semi-conducteurs et de l'alimentation

www.ief-werner.de/en

Pour plus d'informations sur la série aiPRESS, consulter la page www.aipress.de/en

Les photos sont de IEF-Werner GmbH

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