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Jul 21, 2023

Hold It : Quoi de neuf avec la technologie de serrage et de serrage

La plupart des sauterelles utilisées pour l'assemblage comportent une poignée qui se verrouille dans le

La plupart des sauterelles utilisées pour l'assemblage comportent une poignée qui se verrouille en position verticale ou horizontale. Certains, comme la pince à bascule rétractable, ont une poignée qui se verrouille en position basse. Photo courtoisie DE-STA-CO

Cette pince hydraulique en acier B1827 est suffisamment compacte pour être utilisée dans des niches étroites. Le levier de serrage pivote à 90 degrés en position pour un chargement clair. Photo avec l'aimable autorisation de Carr Lane Roemheld Manufacturing Co.

Les pinces pivotantes pneumatiques WHE sont disponibles avec plusieurs options. Les opérateurs peuvent utiliser une tige à double extrémité ou un capteur de prise d'air pour confirmer l'action de serrage. Un levier d'équilibrage leur permet de serrer les pièces des deux côtés. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Kosmek USA Ltd.

Tout le monde sait que les chaînes de montage productives nécessitent des personnes, des machines ou des robots travailleurs et efficaces. Ce que l'on oublie souvent, cependant, c'est que ces lignes nécessitent également des fixations statiques qui fixent correctement les pièces. Pendant de nombreuses décennies, des pinces de tous types ont aidé les fabricants à répondre systématiquement à cette dernière exigence.

Récemment, un fournisseur automobile de niveau 1 a commencé à utiliser une pince manuelle à action de traction pour assurer le positionnement correct d'une pièce dans un assemblage. Auparavant, les ouvriers devaient positionner manuellement la pièce en raison de l'espace limité à l'intérieur de l'appareil.

Avec la pince personnalisée modèle 331 de DE-STA-CO, les travailleurs actionnent facilement un mécanisme de pivotement qui positionne correctement et uniformément la pièce. Plus important encore, la pince a augmenté la productivité de 20 % et amélioré l'ergonomie des travailleurs.

Une autre entreprise bénéficiant du serrage est Pall Corp., qui fabrique des produits de filtration, de séparation et de purification de haute technologie. L'année dernière, Pall a commencé à utiliser des vérins de serrage hydrauliques de Carr Lane Roemheld (CLR) Manufacturing Co. pour accélérer l'assemblage de filtres empilés dans une unité de filtration.

Un cylindre est placé dans chaque coin pour sécuriser la pile à trois hauteurs avant l'assemblage. L'unité de filtration mesure environ 2 pieds carrés et est utilisée par les professionnels de la santé pour purifier les protéines lors de diverses procédures.

Certains fabricants s'appuient exclusivement sur des pinces pour fournir une pression pour maintenir les fixations ou les pièces en place. D'autres complètent leur utilisation de pinces avec divers dispositifs de serrage tels que des étaux, des goupilles d'alignement et de verrouillage et des supports. Dans les deux cas, les fabricants n'ont pas à se soucier de trouver la meilleure pince pour une application. Les fournisseurs offrent une variété sans cesse croissante qui peut relever n'importe quel défi d'assemblage manuel ou automatisé.

En 1936, la Detroit Stamping Co., aujourd'hui connue sous le nom de DE-STA-CO, a introduit la première pince à genouillère manuelle. Selon Tom Stimac, directeur nord-américain des ventes de serrage pour DE-STA-CO, Packard Motor Car Co. s'est adressé à DE-STA-CO à la recherche d'une pince qui offrait une installation plus rapide et une force de maintien plus constante que les pinces en C que les assembleurs Packard n'étaient. en utilisant. L'ingénieur concepteur de DE-STA-CO, Frank McKenna, a créé la pince à genouillère, qui a considérablement augmenté la productivité de Packard.

Aujourd'hui, plusieurs fournisseurs se spécialisent dans les sauterelles. L'un est Clamp-Rite, qui propose sept types de pinces, plus de 100 modèles et une large gamme d'accessoires.

Une pince à genouillère fonctionne grâce à un système de leviers et de pivots. Une fois que la broche de serrage entre en contact avec la pièce, une force de serrage est exercée lorsque les éléments de liaison s'étirent ou se compriment. La pince se verrouille positivement lorsque son pivot central dépasse l'axe de deux autres pivots et entre en contact avec une butée.

Les sauterelles restent verrouillées même en l'absence de pression d'air ou de fluide, et ne se déverrouillent que lorsque l'assembleur libère la genouillère en déplaçant la poignée. La capacité de verrouillage fiable de la pince est très avantageuse pour les fabricants qui transportent des pièces sur une station habitée.

La plupart des sauterelles utilisées pour l'assemblage comportent une poignée qui se verrouille en position verticale ou horizontale. Certains, comme la pince à bascule rétractable, ont une poignée qui se verrouille en position basse. Cette pince est dotée d'un cadre en forme de C, de mâchoires qui s'ouvrent à 90 degrés et d'un corps à bride qui se fixe facilement à la pièce.

Les autres pinces à bascule populaires incluent le bord, le crochet et la pince. Les pinces de bord appliquent une force à la fois vers l'avant et vers le bas en même temps. Les pinces à crochet rassemblent deux pièces, mais peuvent nécessiter un loquet fixe séparé.

Quant à la pince à main, l'assembleur la serre pour actionner ses mâchoires. Après avoir positionné la pince, l'assembleur peut ajuster sa vis avant pour bien fixer la pince. Stimac indique que ces pinces sont fréquemment utilisées pour les applications de collage.

« Les constructeurs de l'industrie automobile adorent vraiment les sauterelles », affirme Steve Moilanen, vice-président des initiatives stratégiques mondiales pour PHD Inc. « Les équipementiers et les fournisseurs de niveau 1 les utilisent pour tout souder, des petits tubes pour les sièges aux grands panneaux de carrosserie.

Les pinces peuvent être classées de plusieurs manières, mais la plus simple est par source d'alimentation : manuelle, hydraulique, pneumatique ou électrique. Les trois derniers sont destinés aux processus d'assemblage semi- ou entièrement automatisés.

Les pinces manuelles remontent à plusieurs siècles, mais certains des premiers types sont encore utilisés aujourd'hui. Il s'agit notamment des pinces à onglet, à barre et C, F et G, qui sont ainsi nommées parce que leurs cadres ressemblent aux lettres respectives.

Pour les pinces à barres et à lettres, un travailleur place une pièce entre le bord supérieur et le trou inférieur de la pince et serre une vis jusqu'à ce que la pièce soit fermement en place. La simplicité de ces pinces séduit de nombreux fabricants, en particulier ceux qui assemblent des meubles à faible volume ou soudent de petites pièces métalliques.

Quelle que soit la source d'alimentation, toutes les pinces agissent sur la pièce de plusieurs manières. Les pinces en ligne comportent un piston qui se déplace vers l'intérieur et vers l'extérieur pour pousser ou tirer la pièce. Ces pinces se verrouillent en position de poussée ou de traction et peuvent comporter un loquet ou nécessiter un loquet fixe séparé. Les équipementiers qui assemblent des machines avec des portes trouvent les pinces à loquet très utiles lorsqu'ils doivent garder les portes fermées pendant l'assemblage.

Les pinces de maintien à profil bas appliquent une pression vers le bas sur la pièce et sont disponibles en versions à bras ouvert ou à bras plein. Les pinces à bras ouvert ou à barre en U permettent de déplacer la broche n'importe où le long de la barre de maintien de la pièce. Dans les pinces à bras plein, la broche reste au même endroit. Une pince de maintien avec une poignée qui se verrouille en position diagonale est également disponible.

La force de serrage des pinces à came est générée par l'action d'un galet sur une came. Cette action permet de serrer des composants d'épaisseur différente sans réajustement de la broche. Parce que l'action applique une légère pression, ces pinces fonctionnent bien sur des matériaux fragiles tels que le verre et le plastique.

Les pinces pivotantes sont hydrauliques, pneumatiques ou électriques. Ils disposent d'un bras de serrage qui tourne à 90 degrés, puis vers le bas. Les fabricants aiment que l'action oscillante du bras minimise l'obstruction dans l'espace de travail et rend le chargement et le déchargement des pièces rapides et faciles. En conséquence, les pinces permettent une production élevée et répétitive. Ils s'adaptent également à une large gamme de tailles de pièces et peuvent résister au soudage ou aux environnements sales grâce à un piston qui se rétracte pendant le serrage.

Les pinces pivotantes C de CLR sont dotées d'un support de montage à charnière qui se boulonne en permanence à un appareil, ce qui leur permet de pivoter librement pour le chargement de la pièce. L'extrémité sphérique du corps se visse dans le pied, qui peut pivoter et pivoter jusqu'à 20 degrés. Un bouton à quatre broches permet un serrage rapide et un couple élevé.

Les pinces manuelles sont réservées aux applications à faible volume car elles prennent plus de temps à installer. Ils sont également utilisés pour les applications dans lesquelles les pièces doivent être maintenues ensemble pendant une longue période, telles que les pièces de fixation pendant qu'un adhésif durcit.

Pour plus de polyvalence, les systèmes manuels à centrage automatique permettent un serrage intérieur ou extérieur. Ces systèmes sont à double effet (fluide hydraulique alimenté des deux côtés du piston) et comportent deux éléments de serrage qu'un opérateur joint et sépare en tournant un grand levier à l'avant ou à l'arrière de l'unité.

Les pinces manuelles Carver sont également disponibles, fabriquées en acier à haute résistance traité thermiquement et suffisamment durables pour tous les types d'applications de soudage. Les mâchoires des pinces peuvent être inversées pour fournir une action d'écartement. Les configurations de serrage incluent les fentes en C, à barre et en T, avec des capacités de maintien allant jusqu'à plusieurs tonnes.

Le principal avantage des pinces manuelles est qu'elles coûtent nettement moins cher que les unités hydrauliques et pneumatiques, parfois jusqu'à 90 % de moins, s'il s'agit d'importations à faible coût. Cependant, il y a un inconvénient à des prix initiaux aussi bas : ils empêchent les fabricants de penser au coût total de possession de la pince.

"Les entreprises axées sur les faibles coûts ne tiennent pas compte de la probabilité d'un temps d'arrêt ou de la nécessité de remplacer rapidement l'outillage en raison de colliers de mauvaise qualité", déclare Stimac. "Souvent, ils ont également construit leurs luminaires à bon marché. Dans ces situations en particulier, nous les exhortons à se procurer des pinces manuelles ou autres plus durables, mais parfois ils n'ont aucune envie de changer."

Une limitation tout aussi importante des pinces manuelles, selon David Vilcek, responsable du serrage et de l'assemblage pour CLR, est qu'elles produisent souvent une variation de la force de serrage. Il dit que cela peut conduire à des pièces irrégulières et à une augmentation des rebuts.

Les pinces hydrauliques, qui existent depuis le début des années 1950, produisent la plus grande force. Ils sont également plus stables et se déplacent plus facilement que les pneumatiques.

"Une grande avancée dans les pinces hydrauliques est qu'elles offrent désormais aux opérateurs la possibilité de changer facilement et rapidement la force de serrage", explique Luke Matsuda, représentant des ventes dans le Midwest pour Kosmek USA Ltd. "Mais, les pinces présentent toujours aux opérateurs le défi de garder l'huile Environ 90 % des problèmes de performance sont dus à un fluide sale.

Les pinces à maillons hydrauliques haute puissance LKE de Kosmek offrent une force de serrage élevée avec un système de verrouillage mécanique. Cinq modèles sont disponibles, fournissant des forces de 1 à 6 kilonewtons. Les pinces sont très petites (0,5 à 1,9 kg) et disposent d'un cylindre compact économe en énergie qui utilise très peu d'huile. Selon Matsuda, les pinces ont également une force de maintien élevée, qui est la force qui supporte la charge.

En 2013, CLR a présenté la série de cinq modèles B1827/B18271 de pinces hydrauliques en aciersuffisamment compacts pour être utilisés dans recoins étroits. Le levier de serrage pivote de près de 90 degrés en position pour un chargement clair. La commutation de la pression sur l'orifice de desserrage rétracte le piston et le bras de serrage attaché. Les pinces ont des capacités de poids de 300, 560, 900, 1 700 et 2 360 livres, et un système de surveillance intégré qui vérifie les positions de serrage et de desserrage.

Les pinces pneumatiques sont arrivées sur le marché peu de temps après les modèles hydrauliques. L'attrait des pinces pneumatiques pour l'assemblage de gros volumes est triple : rapidité, propreté et rentabilité. Moilanen indique également que de nombreuses pinces pneumatiques offrent une installation plug-and-play simple, une réparabilité sur le terrain et une conception modulaire.

La série de pinces pneumatiques PLK de PHD est dotée d'une goupille entièrement fermée qui peut résister à la saleté et à d'autres débris, ce qui les rend idéales pour le serrage de pièces dans les zones de soudure. Les diamètres des goupilles vont de 12,5 à 24,5 millimètres, avec une course de serrage de 5 ou 10 millimètres. Un interrupteur d'immunité au champ de soudage en option assure une détection de position cohérente. Les pinces peuvent également être utilisées comme effecteur terminal, note Moilanen.

Plusieurs options étendent les capacités des pinces pivotantes pneumatiques WHE de Kosmek. Par exemple, les opérateurs peuvent utiliser une tige à double extrémité ou un capteur de prise d'air pour confirmer l'action de serrage. Un levier d'équilibrage leur permet de serrer les pièces des deux côtés.

La série 9500 de pinces pivotantes pneumatiques repensées de DE-STA-CO permet un montage direct, à bride latérale et à trou taraudé. Le bras de serrage pivote maintenant de 90 degrés sur un plan horizontal avant de descendre sur sa course de serrage. De plus, les pinces sont dotées d'une tige de piston blindée pour une protection contre les projections de soudure.

Bien que les pinces électriques existent depuis la fin des années 1980, elles ne sont toujours pas largement utilisées dans l'assemblage. La raison en est, selon les fournisseurs, que la plupart des pinces électriques sont trop lourdes, grandes et chères. Néanmoins, certains fournisseurs les proposent.

CLR a eu un certain succès avec ses pinces pivotantes électriques à base de bride B18310, principalement pour les applications en salle blanche. Après un simple câblage à un automate, les pinces sont prêtes à l'emploi. Selon Vilcek, ils disposent d'une surveillance intégrée de la position et de la force et fournissent une force de serrage adéquate, bien qu'un peu moins que les modèles hydrauliques de taille comparable.

La pince à broche électrique PLCE de PHD a une conception simple et durable et produit une force de serrage allant jusqu'à 250 livres. Les unités localisent et maintiennent les pièces simultanément. Le moteur dispose d'un contrôleur intégré pour le protéger des dommages physiques et électriques.

"Notre première pince électrique est sortie en 1987", se souvient Stimac. "La pince coûtait cher, et les commandes étaient encore plus chères. Même si le monde automobile parlait de vouloir passer à l'électrique dans ses usines, cela ne s'est jamais concrétisé, bien que nous ayons vendu des pinces pour des applications isolées. Dans les années 1990 et 2000, nous avons introduit nos pinces de deuxième et troisième génération avec des résultats similaires : beaucoup de discussions de la part de la communauté des utilisateurs finaux, mais pas d'adhésion. »

Jim est rédacteur en chef de ASSEMBLY et possède plus de 30 ans d'expérience éditoriale. Avant de rejoindre ASSEMBLY, Camillo était rédacteur en chef de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal et Milling Journal. Jim a un diplôme d'anglais de l'Université DePaul.