Serrage de pièces à usiner
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Détection d'état innovante
Détection d'état innovante
La technique de serrage par capteurs détecte les ébauches défectueuses et surveille la fabrication

Les éléments de serrage pour pièces à usiner équipés de capteurs détectent l’état des ébauches de construction structurelle en fonte d’aluminium, ce qui permet de rejeter les pièces défectueuses avant l’usinage. Dans le projet innovant de Wenzler Maschinenbau et ROEMHELD, une technique de serrage intelligente vérifie les pièces pour détecter les défauts de coulée et les variations de contour. Elle détecte les erreurs d’insertion et fournit en permanence des informations sur la position et la force de serrage sur le composant pendant l’usinage.

La société August Wenzler Maschinenbau GmbH de Spaichingen, dans le Bade-Wurtemberg, développe et fabrique des centres d'usinage à 5 axes. Ce sont surtout les utilisateurs de la construction automobile qui usinent avec ces machines, sept jours sur sept et 24 heures sur 24, surtout des composants de châssis et de suspension en aluminium. Sebastian Knaus, directeur technique chez Wenzler, s'est demandé début 2019 « comment la technique de serrage pouvait également contribuer à rendre la fabrication encore plus stable et productive. » 

Avec Benjamin Nagel, Key-Account Manager chez l'expert en technique de serrage ROEMHELD, il a trouvé le partenaire « adéquat et remuant » qui a répondu à sa question. Il connaissait déjà l'entreprise :

 » Chez Wenzler, nous connaissons la technique de serrage ROEMHELD depuis de nombreuses années, elle es très sophistique, fiable et robuste. »

Ensemble, ils ont commencé en mai 2019 à développer un concept de technique de serrage innovant en prenant pour exemple un cadre d’essieu arrière en fonte d’aluminium. La phase pilote s’est terminée au printemps 2020. Cette année, il devrait être utilisé pour la première fois dans la production en série d’un sous-traitant automobile allemand pour l’usinage de composants structurels en aluminium. 

Le projet s’intitule « Une détection d’état innovante augmente la sécurité du processus ».

Souvent, les composants structurels en fonte d’aluminium ne sont contrôlés qu’après l’usinage ; si les ébauches sont défectueuses, il s’agit de rebuts. Grâce à ce nouveau concept, les pièces coulées peuvent être contrôlées à l’avance, à moindre coût et sans grand effort, pour détecter les défauts de coulée et les variations de contour. De plus, leur qualité peut être surveillée en continu pendant tout l’usinage et documentée sans faille. C’est particulièrement important pour les composants légers des véhicules, dont les parois sont de plus en plus fines et filigranes. 

La technique de serrage Industrie 4.0 existe déjà, il manque des machines-outils adaptées

Dans ce concept, la technique de serrage prend en charge, outre le serrage de la pièce, la surveillance de la pièce en tant que tâche supplémentaire. ROEMHELD a ainsi l’occasion de mettre en œuvre sa technique de serrage innovante proche de la production en série. Ils ont déjà présenté plusieurs éléments à l’EMO 2019.

Pour pouvoir améliorer les résultats d’usinage avec la nouvelle technique de serrage avec capteurs de ROEMHELD, il faut des machines avec des interfaces de données et d’énergie. Wenzler est, selon le Key Account Manager, « un véritable précurseur. »

Commencer par définir les données utiles

Les partenaires du projet ont d’abord défini les informations utiles à la détection d’état. Le résultat : L’interrogation des forces de serrage et d’appui à deux points de serrage sélectionnés ainsi que la mesure de déplacement permettent de déterminer

  • si des défauts de coulée ou des variations de contour affectent la qualité dimensionnelle d'une ébauche au-delà du cadre de tolérance,
  • si la pièce à usiner est correctement insérée et si la position de serrage est correcte,
  • si la force de serrage appliquée atteint la valeur souhaitée,
  • si la force d'appui de la pièce à usiner se trouve dans le cadre prédéfini et
  • si la pression de serrage sur le montage correspond aux spécifications.

Technique de serrage standard équipée de capteurs et d'une mesure de déplacement

Pour pouvoir collecter ces données, on utilise sur le montage deux vérins hydrauliques standard de serrage pivotant modifiés et équipés de capteurs, un capteur de pression de ROEMHELD ainsi que deux capteurs d'appui. Au point de serrage 1, les forces de serrage et d’appui sont directement enregistrées. Au point de serrage 2, un vérin de serrage pivotant avec système de mesure des déplacements intégré est utilisé. La position de la bride de serrage est ainsi déterminée. En outre, deux capteurs déterminent la force d’appui directe. Un capteur de pression supplémentaire, positionné à proximité du vérin de serrage pivotant, mesure indirectement la force de serrage. 

Transmission d’énergie et de données sans contact entre le montage et la commande

L’énergie pour les capteurs et les données qu’ils fournissent sont transportées par induction entre le montage et la commande machine. Tous les composants sont encapsulés et donc peu sensibles aux perturbations. L’écran permet de visualiser les données réelles et de les comparer avec les valeurs de consigne. Si elles sont correctes, l’usinage commence. En cas d’écart, l’installation refuse de démarrer. 

Nous avons eu des échanges étroits et productifs et avons rapidement obtenu un excellent résultat : Plus d’efficacité et de sécurité des processus, moins de rebuts et une meilleure qualité des composants, le tout à moindre coût. En outre, la transparence, le contrôle et la documentation de la production s’améliorent.“
Sebastian Knaus, directeur technique chez Wenzler
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Une détection d’état innovante augmente la sécurité du processus

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