Nexen et IQa Engineering mettent l'accent sur de nouvelles applications de plateaux indexeurs : Organe innovant composé d’un accouplement et d’un servomoteur, une solution simplifiée et moins coûteuse

Nexen Group, Inc. s'est particulièrement distingué en tant que fournisseur de limiteurs de couple pour les servomoteurs d'un plateau indexeur à huit stations pour un usinage spécifique.

La vue latérale du plateau indexeur à huit stations montre l'engagement du servocoupleur Nexen sur une station d'accélération rotative : Une fois le processus d'accélération de la rotation terminé, une nouvelle station est activée via l'accouplement, de sorte qu'elle puisse être accélérée en rotation.

La solution proposée par l'intégrateur de système IQa Engineering pour le plateau indexeur nécessite moins d'énergie et moins d'espace dans l'armoire électrique, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication et d'améliorer l'efficacité globale de l'installation du client final.

Pour économiser de l'espace, de nombreux constructeurs de machines remplacent les lignes d’usinage linéaires par des solutions circulaires simplifiant l’emplacement des dispositifs de rotation dans un environnement de production. Pour les applications d'assemblage ou à process multiples, les plateaux indexeurs à plusieurs stations sont de plus en plus appréciés. Les plateaux indexeurs équipés de nombreuses stations sur lesquelles se déroulent les différents processus d'usinage tournent à la fin de chaque processus vers la station suivante jusqu'à ce que la pièce soit terminée et qu’elle puisse être retirée. La nature des processus qui se déroulent à chaque station varie et peut inclure l'usinage, le contrôle, le nettoyage, le remplissage ou l'accélération de la rotation d'une pièce.

La complexité de l’opération d’un plateau indexeur se traduit par la difficulté d'intégrer une station avec un axe d'accélération rotatif dans un plateau indexeur. Pour les applications de précision, un servomoteur ou un moteur pas à pas est généralement intégré à chaque station afin de permettre au moteur d'accélérer la rotation de la pièce à l'arrivée de celle-ci. Cela suppose que chaque station dispose de son propre servomoteur et que les fonctions importantes liées aux câbles, par exemple l'alimentation électrique des moteurs et les signaux de feedback transmis aux unités de servocommande, soient assurées. Une série de collecteurs tournants ainsi que les éléments de guidage de câbles correspondants sont donc absolument nécessaires à cet effet. Par exemple, dans un processus à huit stations avec accélération rotative intégrée, chaque station nécessite un servomoteur et les éléments d'alimentation et de feedback correspondants, même si toutes les stations sur axe n'ont pas besoin d'être accélérées en rotation. Ainsi, si seulement trois des huit stations nécessitent une accélération de la rotation, la machine doit inutilement embarquer cinq moteurs supplémentaires.

Les techniciens d'IQa Engineering se sont demandé s'il n'était pas possible de mettre en place une solution qui n’activerait que les stations requérant une accélération de la rotation. Les servomoteurs sont généralement couplés à leurs charges par un élément fixe, avec de nombreuses options d’accouplement, notamment des accouplements rigides, des accouplements à soufflet ou des accouplements flexibles grâce à des inserts en caoutchouc pour compenser le désalignement.

Chacun de ces accouplements fonctionne à merveille jusqu'à ce que le servomoteur doive être physiquement désaccouplé, comme dans le cas présent. Actuellement, les possibilités de séparer complètement la charge du moteur sont limitées. Des éléments comme les accouplements magnétiques, fonctionnant toujours avec un entrefer entre deux éléments ont des difficultés à maintenir la précision entre le servomoteur et la charge en raison de l'hystérésis naturelle de l’aimant. D'autres options, comme l'utilisation d'une rainure en V ou de roues dentées d'entraînement, ne répondent pas aux exigences d'un alignementextrêmement précis pour éviter l’usure par frottement des roues dentées.



Vue en coupe du plateau indexeur à huit stations montrant les mécanismes de servocoupleurs à chaque station d'accélération rotative. Le mécanisme d'accouplement proprement dit est agrandi pour plus de détails. Dès que la station d'accélération rotative est atteinte, le mécanisme d'embrayage est déclenché pour s'engager dans la station et le servomoteur entraîne la pièce en fonction des exigences du processus. Ensuite, l'accouplement se désengage et le plateau indexeur peut tourner pour passer au processus suivant.

« Lors de l'évaluation de chaque solution technique envisageable, le processus d'accouplement doit toujours être ferme et sans patinage. De plus, les éléments d'alignement requis pour certains types d’accouplement augmentent la complexité de l'application », explique Tony Kliber, ingénieur de projet chez IQa Engineering. « La clé d'une solution réussie est une technologie d'accouplement qui est facile à aligner et qui permet d'accélérer la station à la vitesse nécessaire sans patinage ».

Dans l'exemple concret de cette machine, un plateau indexeur à huit stations était nécessaire pour l'usinage d'une pièce. Sur ces huit stations, trois nécessitent une accélération en rotation dans le cadre du process. Chaque station exige un profil d'accélération différent, le profil le plus exigeant étant une accélération de 0 à 3 000 tr/min en 0,25 seconde. Après l'accélération initiale, la pièce doit être arrêtée à 0 en 0,5 seconde. Par ailleurs, il était crucial que les pièces soient arrêtées dans une orientation qui les prépare pour la station suivante, c'est-à-dire que le servomoteur ne devait en aucun cas patiner pendant l'accélération/le freinage.

IQa Engineering a développé une solution particulièrementsophistiquée qui élimine les servomoteurs superflus et les problèmes complexes d'alimentation et de feedback associés aux solutions traditionnelles pour les applications d'accélération rotative. Dans cette approche innovante, un limiteur de couple Nexen modifié joue un rôle essentiel. Il permet un montage simplifié entre le servomoteur et l'accouplement.

L'accouplement a été monté sur trois stations et est déclenché à la station correspondante avant que celle-ci n'accélère en rotation. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une application typique pour un limiteur de couple, celle-ci était la plus prometteuse, car son profil de couple correspondait aux exigences de cette application. Dès que le limiteur de couple est engagé, le servomoteur accélère jusqu'à 3 000 tr/min en 0,25 seconde et maintient la vitesse pendant tout le processus jusqu'à l'arrêt, lorsque l'accouplement est désengagé. Par mesure de précaution, le mécanisme a été équipé d'un capteur pour détecter tout patinage éventuel. Les premiers tests avec le limiteur de couple entraîné par servomoteur ont montré qu'il n'y avait pas de patinage et que la solution remplissait la fonction d'accélération de la rotation requise et ce, tout en simplifiant la conception, en réduisant les coûts et en limitant l'encombrement.



Vue détaillée du mécanisme d'accouplement.

« Nous avons été ravis de constater, après de nombreux tests, qu'il n'y avait pas de patinage à l'accélération, prouvant que notre concept repose sur de bonnes bases », explique Tony Kliber. Après avoir mis en œuvre avec succès la solution Nexen, IQa a reconnu les avantages considérables du système par rapport à une solution équipant chaque station d’un servomoteur. Parmi les avantages, on compte cinq servomoteurs de moins, l'absence de collecteurs tournants et une programmation beaucoup plus simple, puisqu'il n'est plus nécessaire de suivre les huit stations pendant l'usinage. Le système qui en résulte est plus léger et nécessite moins d'énergie pour fonctionner, moins d'espace dans l'armoire électrique, des fusibles plus petits et moins de câblage - ce qui se traduit par une réduction des coûts de fabrication et une amélioration de l'efficacité globale de l'installation pour le client final.

IQa Engineering est un fournisseur de services complets en matière d’installations de production sur mesure. L'entreprise américaine conçoit et construit des installations de production et propose des solutions pour l'automatisation d’usines. Les projets vont des petits bancs d'essai aux processus entièrement automatisés dans des secteurs tels que l'assemblage, l'emballage, l'automatisation de la production, les installations de contrôle et le transport de matériaux.

Nexen développe et fabrique des freins industriels, des accouplements, des limiteurs de couple, des plateaux indexeurs, des systèmes de pignons à rouleaux, des dispositifs de protection contre les surcharges et des systèmes de commande. Nexen a son siège social aux États-Unis et son siège européen en Belgique. Les produits Nexen sont disponibles dans 40 bureaux de vente et auprès de plus de 1 500 partenaires de distribution dans le monde.

www.nexengroup.com

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