La précision en
ligne de mire
Carottages ou simplement perçages de noyau ? Il s’agit de forages où seul le pourtour du trou percé est usiné et où il reste donc une carotte au milieu. Ils sont réalisés à l’aide de carotteuses ou d’appareils de carottage. Dans les maisons, ils sont nécessaires par exemple pour les hottes aspirantes, les cheminées et les conduits de cheminée ainsi que pour les conduites de chauffage et de ventilation. Leurs diamètres varient entre dix millimètres et plus d’un mètre. Ils peuvent être horizontaux, verticaux ou présenter divers angles d’inclinaison. Les traversées de mur sont soumises à différentes contraintes : les tubes ou les conduites qui les traversent peuvent s’alourdir considérablement lorsqu’ils laissent passer des liquides. De plus, la température influe sur leur dilatation et leur élasticité. Pour éviter des dommages ultérieurs à la maçonnerie, les alésages sont étanchéifiés – par exemple avec des manchons. Un expert en la matière est un fabricant suisse de robinetterie spéciale. « Il nous a confié le développement d’une machine capable d’assembler, de visser et de marquer automatiquement les manchons dans 25 tailles différentes », explique Fabian Gallenbach, directeur général de la société SOGA Gallenbach GmbH sise à Pforzheim.
SOGA conçoit et développe des solutions spéciales – les clients sont entre autres issus des secteurs de la technique médicale, de l’aéronautique et de l’aérospatiale et de l’industrie en général. Fabian Gallenbach : « Notre vision est d’établir des partenariats orientés vers l’avenir avec nos clients grâce à une gestion professionnelle des projets et à un excellent travail de développement ». Comme SOGA s’est concentrée sur les secteurs en expansion, l’entreprise a pu agrandir sa clientèle au cours des dernières années.
Le fabricant fait appel à des partenaires de choix pour la mise en œuvre de ces machines spéciales sophistiquées. La société STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG, également domiciliée à Pforzheim, en fait partie depuis des années.
Précision reproductible
« Nous sommes en contact régulier avec SOGA dans tous les projets. Cela permet d’entrer immédiatement dans les détails pour les nouvelles commandes », explique Guido Wittenauer, expert chez STOBER et chargé du client SOGA. Par le passé, les spécialistes des entraînements ont souvent assisté les constructeurs de machines dans la recherche de la combinaison moteur/transmission adéquate.
Dans ce projet, le travail d’équipe a commencé dès la phase de soumission du devis. Les deux parties ont discuté ensemble des questions critiques qu’elles ont ensuite traitées point par point. « Avant de pouvoir nous lancer, nous avons validé les composants possibles lors d’un premier entretien sur le projet et les avons testés dans la situation de montage constructive », explique F. Gallenbach. « En raison de l’ampleur du projet, nous avons dû faire effectuer quelques ajustements que les experts de STOBER ont très bien su mettre en œuvre. »
Jusqu’à présent, les collaborateurs devaient assembler les modules à la main. Cela était chronophage et source d’erreurs. En revanche, la nouvelle machine est capable d’une production autonome de 150 pièces d’affilée sans l’intervention d’un opérateur, et ce avec une précision hautement reproductible. Il suffit qu’un employé prépare les composants au début du processus et qu’il emporte par la suite les manchons entièrement assemblés dans les caisses grillagées. L’important lors du développement était de réduire au minimum les temps de préparation.
Des moteurs brushless synchrones aux entraînements à crémaillère
La pièce maîtresse de la machine est un préhenseur sextuple. Pour qu’il puisse saisir les différentes pièces avec exactitude, l’installation doit les positionner avec précision. Les bagues filetées et les rondelles de recouvrement sont stockées dans des magasins situés à l’avant de l’installation. « Pour le mouvement de levage de haute précision des magasins, nous avons fourni nos réducteurs coaxiaux brushless avec frein », explique G. Wittenauer. Leur rendement est particulièrement élevé grâce à la denture frontale et au roulement à faible frottement.
Dans la deuxième partie de l’installation se trouvent les magasins pour les bagues filetées, les anneaux en élastomère de 40 millimètres de haut et les rondelles de recouvrement. Un portique à trois axes prend en charge ces composants et les aligne en rotation, empilés les uns sur les autres, sur une table circulaire, grâce à un capteur. « Un entraînement orbital permet au préhenseur sextuple de manipuler tous les composants de n’importe quelle taille – sans changement d’équipement », explique l’expert de STOBER. « Pour cet entraînement, nous avons également fourni un moteur brushless synchrone ».
La troisième partie de l’installation abrite un autre portique à trois axes. Celui-ci saisit une vis M6, M8 ou M10 – selon la taille du manchon à monter – avec la rondelle correspondante et l’achemine vers une station qui applique du cuivre sur les deux composants. STOBER a fourni des entraînements à crémaillère pour tous les axes des deux portiques.
Un portique de vissage développé par SOGA prélève la vis empâtée et la tourne dans le module composé de la rondelle filetée, de la rondelle de recouvrement et de l’anneau en élastomère. Pour cela, elle doit pouvoir surmonter des forces fluctuantes en raison de la matière plastique. « C’est la tâche qui incombe à notre moteur Lean sans encodeur », explique Guido Wittenauer. En effet, cette application nécessite des régulations du moteur hautement dynamiques. Le moteur Lean permet de régler la vitesse de rotation et le couple en continu de l’arrêt à la vitesse de rotation maximale avec contrôle total du couple. Le robinetier suisse peut facilement adapter le système de vissage aux différentes têtes de vis.
Une table rotative guide alors le module entièrement assemblé vers la station de prélèvement. Celle-ci est également dotée d’un entraînement à crémaillère installé par SOGA. G. Wittenauer : « Comme les modules partiellement ou entièrement assemblés sont relativement lourds, aussi bien pour la station de prélèvement que pour les portiques à trois axes, il fallait les dimensionner de manière à ce qu’ils puissent déplacer les masses élevées de manière dynamique ». Pour finir, l’unité de prélèvement guide le composant vers un laser de marquage. Il est ensuite placé dans une caisse grillagée d’où il sera récupéré.
Du sur mesure pour chaque tâche d’entraînement
Pour commander les différents entraînements, STOBER a fourni la gamme SI6. Le servo-variateur hautement dynamique de seulement 45 millimètres d’épaisseur est conçu selon le système modulaire. Un seul SI6 peut réguler jusqu’à deux axes, ce qui représente un gain de place considérable ». Les modules Quick DC-Link relient très rapidement et facilement les différents appareils entre eux.
Ainsi, il n’est pas nécessaire de disposer de modules d’alimentation décentralisés, ni de protections par fusible, ni de câblage pour chaque axe. Les fonctions de sécurité STO (Safe Torque Off) et SS1 (Safe Stop 1) certifiées dans cette gamme conformément à la norme EN 13849-1 pour PLe, cat. 4 et pouvant être utilisées sans essais de fonctionnement interrompant la production sont intégrées dans la SI6.
La proximité géographique et la qualité des contacts personnels, et surtout basés sur le partenariat, entre les deux entreprises ont naturellement contribué à la collaboration. Le paramétrage des axes a ainsi pu se faire facilement sur place. Fabian Gallenbach : « Nous avons délibérément opté pour STOBER. Certes, nous aurions aussi pu réaliser trois des 17 moteurs en utilisant un autre système de levage. Mais il aurait alors fallu ajouter une autre technique de commande. Cette solution n’était pas envisageable pour nous en raison de la normalisation ». SOGA a également été séduite par la possibilité de maintenance à distance de l’installation – et d’accéder non seulement à la commande de machine API, mais aussi au réseau de servo-variateurs STOBER.
« Nous avons fait confiance à STOBER pendant toute la durée du projet », résume F. Gallenbach. « Grâce à des présentations et des plans sur l’avancement et les étapes clés fixées, nous étions informés en permanence. C’est pourquoi nous avons eu un grand plaisir à travailler ensemble sur toute la ligne. Nous partageons et mettons en œuvre la même idée d’une optimisation permanente dans le but de libérer davantage le potentiel de la technique ».
La proximité géographique et la qualité des contacts personnels, et surtout basés sur le partenariat, entre les deux entreprises ont naturellement contribué à la collaboration.
« Nous avons fait confiance à STOBER pendant toute la durée du projet. Grâce à des présentations et des plans sur l’avancement et les étapes clés fixées, nous étions informés en permanence. C’est pourquoi nous avons eu un grand plaisir à travailler ensemble sur toute la ligne. Nous partageons et mettons en œuvre la même idée d’une optimisation permanente dans le but de libérer davantage le potentiel de la technique ».
– Fabian Gallenbach, directeur général de la société SOGA Gallenbach GmbH sise à Pforzheim
Crédit photographique : STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG
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