Hubachse ZH90 bodenverfahrbar mit Schraubtechnik
Hubachse ZH90 bodenverfahrbar mit Schraubtechnik
Guide · Techniques de manipulation
LE MOMENT DE RÉACTION LORS DU VISSAGE DE L'ESSIEU DE LEVAGE
La valeur de couple indiquée dans la fiche technique ne renseigne que peu sur l'application de boulonnage réelle. Ce qui importe, c'est l'interaction entre le couple, la charge et la course, ainsi que la capacité de l'axe de levage à dissiper efficacement le couple inverse. Lorsque le couple requis ne peut plus être supporté par un système standard, nous concevons des solutions sur mesure.
CHAPITRE 1
Que se passe-t-il vraiment quand on baise quelque chose ?
Lorsqu'on serre une vis, le couple de serrage s'exerce sur l'assemblage. Selon le principe d'action-réaction, un couple de réaction égal et opposé s'exerce en retour sur l'outil de vissage. Ce couple de réaction doit être absorbé. Avec les tournevis manuels, cette absorption est assurée par le bras de l'utilisateur, ce qui devient problématique sur le plan ergonomique dès quelques newtons-mètres et inacceptable pour des couples plus élevés.
Sur un axe de levage, le couple de réaction n'est pas transmis à l'utilisateur, mais à la structure et au rail via le guide linéaire rigide. C'est précisément ce qui fait de l'axe de levage la base porteuse des applications à vis. La question n'est pas de savoir s'il absorbe un couple, mais quel est ce couple, dans quelle direction et à quel moment de la course.
CHAPITRE 2
Comment le moment de réaction est-il calculé ?
Le couple de réaction correspond au couple de serrage et obéit à la formule fondamentale de la mécanique. Le couple est le produit de la force et du bras de levier vertical.
M = F x r
(Moment M en Nm / Force F en N / Bras de levier vertical r en m)
Si la force n'agit pas perpendiculairement, seule sa composante perpendiculaire est pertinente. La formule générale M = F × r × sin α s'applique alors. Le moment est maximal à 90 degrés et s'annule à 0 degré. En pratique, cela implique deux choses. Premièrement, pour une même force, l'allongement du bras de levier augmente le moment. Deuxièmement, et c'est le point crucial pour l'axe de levage : la distance entre le point de fixation de la vis et le guide constitue elle-même un bras de levier. Ce dernier augmente avec la course et amplifie ainsi les forces appliquées au guide et à la structure.
Un exemple numérique permet de le comprendre concrètement. Un couple de réaction de 1 300 Nm, appliqué sur une distance de guidage de 0,3 m, génère une force latérale d'environ 4 300 N au niveau du guide. Si cette distance double en raison d'une course plus importante, la force double également. C'est précisément pourquoi la direction du couple et le point de course le plus défavorable sont des éléments essentiels de toute conception rigoureuse.
CHAPITRE 3
Trois tailles, une seule boîte de charge
Une seule valeur en Nm dans la fiche technique ne décrit presque jamais les conditions de serrage réelles. Trois grandeurs sont interdépendantes et doivent être considérées conjointement.
Taille 1
DREHMOMENT
Hauteur et direction du moment de réaction. Vissé horizontalement, le guide est soumis à une flexion ; vissé verticalement, à une torsion – deux cas de charge différents.
Taille 2
CHARGER
Le poids supporté simultanément par l'outil, le porte-outil et la pièce. Ceci s'ajoute aux forces résultant du couple de réaction.
Taille 3
MOYEU
Plus la course est importante, plus le bras de levier est long. Avec une grande course, la charge admissible et le couple transmissible diminuent sensiblement.
Une valeur catalogue d'environ 2 500 Nm peut s'appliquer à une course courte et à une charge centrale, mais dans les applications réelles avec une course supérieure à un mètre et un moment horizontal, cette valeur sera nettement inférieure. Par conséquent, le facteur crucial dans une application de vis n'est pas la capacité de charge maximale, mais plutôt le moment au point le plus défavorable de la course.
CHAPITRE 4
Vissé horizontalement ou verticalement
Vis verticale
Direction du moment : autour de l'axe vertical
Contrainte du guide : torsion
Enregistrement via : dispositif anti-rotation, châssis
Effort constructif : modéré
Vis horizontales
Direction du moment : autour de l'axe horizontal
Contraintes sur le guide : flexion
Admission par : Leadership, structure, réseau
Effort constructif : plus élevé
Les fiches techniques de référence fournissent des valeurs distinctes pour les moments horizontaux et verticaux. Toute source ne fournissant qu'une seule valeur omet la direction la plus critique. Il est impératif de déterminer la direction du moment durant le processus avant toute étude de conception.
CHAPITRE 5
Lorsque les méthodes manuelles ne sont plus possibles
Il n'existe pas de limite fixe en Nm pour l'obligation d'utiliser un support. Les facteurs déterminants sont le type de tournevis, la fréquence d'utilisation et la posture de travail. Le type de tournevis influe sur l'intensité du couple de réaction transmis à l'utilisateur.
Tournevis à manche
Temps de réaction du travailleur : élevé, rotation dans la main
Un support est utile dès les faibles valeurs de Nm à un chiffre.
Tournevis pistolet
Temps de réaction du travailleur : moyen, plus facile à appréhender
Un support est conseillé à partir de la plage moyenne des Nm à un chiffre.
Tournevis coudé
Moment de réaction au niveau du travailleur : facilement absorbable par le levier
Un support est conseillé à partir de la plage Nm à deux chiffres supérieure.
Tournevis à impulsion
Temps de réaction du travailleur : très faible en raison des impulsions courtes
Généralement utilisable sans support
En cas de couples élevés ou de répétitions fréquentes, il est inacceptable, d'un point de vue ergonomique, de laisser l'opérateur absorber le couple de réaction, ce qui compromet la fiabilité du processus. Dans ces cas, un support prend le relais. Il convient de distinguer un simple support de couple, qui se contente d'absorber le couple, d'un axe de levage porteur, qui, de plus, guide la charge sans mouvement pendulaire sur une longue course. Pour une combinaison de couple élevé, de charge moyenne et de longue course, l'axe de levage est la solution appropriée.
CHAPITRE 6
Lorsque le système modulaire atteint ses limites : c'est précisément là que nous commençons.
Les systèmes modulaires standard spécifient leurs valeurs Nm pour un cas idéal. Si une application de boulonnage réelle rencontre la combinaison critique d'un couple de réaction élevé, d'une charge moyenne à importante et d'une grande course, ils atteignent leurs limites et la question reste sans réponse.
Zeilhofer conçoit ces boîtiers sur mesure, plutôt que d'utiliser des solutions standard. Nous intégrons l'axe de levage à un système de rails existant, même avec des produits et châssis tiers, et l'ajustons au moment requis dans sa direction. Ainsi, votre infrastructure installée reste opérationnelle tandis que la charge momentanée est supportée de manière fiable.
CHAPITRE 7
Autres bases pour les procédés de vissage
L'axe de levage constitue la base appropriée lorsque le composant est suspendu à un rail et boulonné à celui-ci. Toutefois, selon la configuration d'installation, d'autres systèmes peuvent également absorber le couple de réaction. Le choix de la base adaptée à votre procédé dépend de la configuration d'installation, des exigences de mouvement et de l'espace disponible.
Suspendu au rail : essieu de levage
-
Levage sans oscillation sur l'axe Z et enregistrement instantané grâce au guide rigide. Idéal pour les systèmes de rails existants et les grandes courses.
Libre dans l'espace : manipulateur articulaire
-
Il absorbe les charges et les couples excentrés jusqu'à 800 kg et positionne le composant sur plusieurs axes lorsque le travail n'est pas uniquement effectué verticalement.
Autoportant au sol : Chariot de sol mobile
-
Il transmet le couple de réaction au sol par l'intermédiaire de sa structure et de sa base. Convient aux endroits dépourvus de rails ou de structures porteuses.
Des applications spécifiques sont présentées dans les articles « Axe de levage ZH90 à vis » et « Chariot de sol mobile pour boulonnage ». La distinction fondamentale entre les systèmes est abordée dans le guide « Manipulateur, grue ou palan à chaîne ».
CHAPITRE 8
Ce qui est nécessaire pour une interprétation fiable
Pour garantir qu'un axe de levage puisse gérer de manière fiable une application de vis, au lieu de se baser sur un numéro de catalogue, nous clarifions ces points au préalable :
-
Moment de réaction maximal et sa direction, horizontale ou verticale
-
Course requise et point le plus défavorable de la plage de course
-
Charge supportée simultanément par l'outil, le dispositif de fixation et le composant
-
Bride de montage et chariot pour maintenir le tournevis
-
Raccordement aux systèmes ferroviaires, châssis et bâtis de trolleybus existants, y compris ceux d'autres fabricants
-
Articulation pivotante autour de l'axe Z, verrouillable à des angles fixes si nécessaire.
-
Interaction avec les systèmes d'entraînement existants, tels qu'un équilibreur de câbles fourni par le client
-
Contrôle, surveillance de la position et marquage de la position de la vis
Zeilhofer Handling Technology conçoit chaque application de vis en fonction de ces dimensions, plutôt que de s'appuyer sur un système modulaire fixe. L'axe de levage ZH90 supporte des charges jusqu'à 1 200 kg sans oscillation sur l'axe linéaire Z et est spécifiquement conçu pour le couple de réaction requis dans les applications de vis, y compris la bride de liaison et le chariot. L'ensemble est fabriqué en interne, certifié ISO 9001 et conforme à la norme TISAX niveau 2 avec protection des prototypes.
CHAPITRE 9
Une photo ne représente que la moitié du chemin.
Un système qui se contente d'absorber le couple de réaction ne garantit pas automatiquement la sécurité du vissage. Sur demande, Zeilhofer associe l'axe de levage à un système de commande intégré qui sécurise l'ensemble du processus. C'est ce qui distingue une solution de vissage bien conçue d'un simple support.
Raccordement par vis vérifié
-
Le système de contrôle vérifie que chaque vis est correctement serrée et au couple prescrit. Il n'autorise l'étape suivante qu'après un serrage réussi.
Outil surveillé
-
Des indicateurs de position de rangement et un support signalent à l'opérateur l'outil approprié. Le mécanisme ne peut être actionné qu'avec l'embout ou la clé à douille adéquats.
Logique de publication synchronisée
-
La position et la séquence des points de vis sont enregistrées dans le système de contrôle. Ceci garantit le bon déroulement du processus et améliore le temps de cycle et la fiabilité du procédé.
À partir d'une source unique
-
La structure, le guidage, la connexion, la fixation et le système de commande proviennent d'un seul fabricant. Certifié ISO 9001, conforme à la norme TISAX niveau 2 avec protection des prototypes, fabriqué en Allemagne.
FAQ / Questions-réponses
QUESTIONS FRÉQUEMMENT POSÉES
01 Quel est le couple de réaction lors du vissage ?
Lors du serrage d'une vis, le couple de serrage s'exerce sur la vis, tandis qu'un couple de réaction égal s'exerce sur l'outil. Ce couple de réaction doit être supporté ; à défaut, l'outil, ainsi que l'opérateur ou le dispositif de support, se mettront à tourner. Au niveau de l'axe de levage, ce couple est transmis à la structure par le biais du guide rigide.
02 Quel axe de levage peut supporter 1 300 Nm ?
Cela ne dépend pas d'une seule valeur de catalogue, mais plutôt de la combinaison du couple, de la charge, de la course et du sens du couple dans l'application spécifique. Une valeur Nm élevée ne s'applique généralement qu'aux courses courtes et aux charges légères. Zeilhofer conçoit l'axe de levage pour l'application de boulonnage réelle, y compris la bride de liaison et le chariot.
03 Comment calcule-t-on le moment de réaction ?
Le couple de réaction correspond au couple de serrage et suit la formule M = F × r, force multipliée par le bras de levier vertical. Si la force agit selon un angle, on utilise la formule M = F × r × sin α. Pour l'axe de levage, la distance entre le point de serrage et le guide est également cruciale, car ce bras de levier augmente avec la course.
04 Pourquoi le couple diminue-t-il lorsque la course augmente ?
Plus la course est importante, plus le bras de levier entre le point de fixation de la vis et le guide est long. Le couple de réaction engendre alors des forces et des déformations plus importantes. Par conséquent, une grande course réduit à la fois la charge utile admissible et le couple transmissible. Une conception robuste prend en compte le point le plus défavorable de la plage de course.
05 Quelle est la différence entre le couple de serrage et le couple maximal de l'outil ?
Le couple de serrage est la valeur cible à laquelle une vis est serrée. Le couple maximal de l'outil est la valeur la plus élevée que le tournevis peut fournir. Pour faciliter le serrage, c'est le couple de réaction effectif réel qui importe, et celui-ci peut être inférieur. Ces deux valeurs ne doivent pas être considérées comme équivalentes.
06 À quel niveau de couple un tournevis doit-il être supporté ?
Il n'existe pas de limite fixe ; le type de tournevis, la fréquence d'utilisation et la posture de travail sont les facteurs déterminants. Avec les tournevis droits, un support est conseillé même à de faibles couples (Nm), tandis qu'avec les tournevis coudés, il n'est nécessaire qu'à des couples nettement plus élevés. À des couples élevés ou en cas d'utilisation fréquente, un support ou un axe de levage devient indispensable.
07 Qu'est-ce qui distingue un support de couple d'un axe de levage pour les applications de vis ?
Un support de couple absorbe uniquement le couple de réaction et ne peut supporter une charge importante sur une longue course. Un axe de levage combine ces deux avantages : levage sans pendule sur l’axe Z et absorption du couple de réaction. Pour un couple élevé, une charge moyenne et une longue course, l’axe de levage porteur est la solution idéale.
08 Un axe de levage peut-il être connecté à un système de rails tiers existant ?
Oui. Grâce à un châssis et un chariot adaptés, l'axe de levage peut être raccordé aux systèmes de rails existants, même ceux d'autres fabricants. Le système de rails installé reste ainsi utilisable, tandis que l'axe de levage est spécifiquement conçu pour le couple de réaction requis.
EN SAVOIR PLUS
GUIDES SUPPLÉMENTAIRES SUR CE SUJET
Guides et applications approfondis sur des sujets liés à la technologie de la manutention.