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Visseuse servo-commandée à plusieurs broches avec serrage simultané : une solution aux difficultés liées au serrage des pneus automobiles

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Visseuse servo-commandée à plusieurs broches pour serrage simultané

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En tant que seul point de contact entre la voiture et le sol, le processus de serrage des boulons de roue revêt une importance capitale. Le serrage des boulons de roue est classé comme une « station de serrage de sécurité de classe A » dans l’assemblage automobile, ce qui ne laisse aucune place à la négligence. Cet article examine en détail les principaux points sensibles du processus de serrage des boulons de roue dans l’industrie automobile. En s'appuyant sur les caractéristiques techniques des visseuses servo de la série TQC de Danikor, il propose une analyse approfondie de la manière dont la technologie de serrage simultané multibroches permet de surmonter ces défis industriels.

I. Quatre points faibles majeurs des processus de serrage des roues automobiles

Une répartition inégale de la charge entre les broches, entraînant une déformation du moyeu de roue et des risques de desserrage
Les roues automobiles sont généralement fixées par 4 à 6 boulons disposés en cercle. En cas d’utilisation d’un serrage séquentiel à broche unique ou d’équipements traditionnels non synchronisés, les boulons serrés en premier subissent une précharge initiale excessive. Lorsque les boulons suivants sont serrés, la précharge des boulons initialement serrés diminue souvent. Cette « répartition inégale de la charge » peut facilement provoquer de légères déformations du profil du moyeu de roue. Lors de la conduite à grande vitesse, cela entraîne non seulement de fortes vibrations de la carrosserie, mais peut également conduire à une rupture par fatigue des boulons due à des contraintes inégales, ce qui peut entraîner un risque mortel de détachement de la roue.

Atténuation dynamique du couple et dispersion à haute précision de contrôle
Au cours du processus de serrage des boulons de roue, en raison des variations de la rugosité microscopique des surfaces d’appui, des changements au niveau du couple de frottement du filetage et de la déformation élastoplastique des matériaux, un phénomène significatif d’« atténuation du couple » se produit souvent. Les outils de serrage traditionnels manquent de précision et ne peuvent pas détecter en temps réel les variations microscopiques de la charge subie par le matériau au cours des différentes étapes du serrage (en particulier lors de l’entrée dans la zone de limite d’élasticité). Si la précision de serrage ne peut pas être contrôlée dans une plage de tolérance extrêmement étroite, cela entraîne une dispersion excessive de la force de précharge entre les boulons du véhicule, rendant difficile le respect des exigences strictes de la fenêtre de processus propres à la fabrication automobile haut de gamme.

Impossibilité d’effectuer une correction en boucle fermée en ligne, entraînant des pertes importantes dues aux arrêts de ligne
Sur les lignes d’assemblage final automobile hautement automatisées, dès qu’une anomalie de serrage survient sur un boulon (par exemple, arrachement du filetage, force de serrage insuffisante, couple hors limite, etc.), les systèmes de serrage traditionnels ne peuvent pas intervenir de manière intelligente sans interrompre la chaîne de production. Cela nécessite généralement le déclenchement d’une alarme et l’arrêt de l’ensemble de la chaîne de montage, ou le détournement du véhicule vers une zone de retouche hors ligne pour le démontage manuel de l’ensemble des boulons et leur remise en état. Cela perturbe gravement le temps de cadence de production, entraîne d’énormes pertes économiques dues aux arrêts de ligne et augmente le risque de dommages secondaires liés aux opérations répétées.

Absence de mécanisme complet de suivi et de traçabilité des données sur l’ensemble du cycle de vie
En tant que composant de sécurité essentiel, les paramètres de serrage des roues constituent un élément central du système de traçabilité de la qualité automobile. Les équipements de serrage traditionnels présentent un faible niveau d’informatisation ; les courbes couple-angle, les valeurs de couple de crête et autres données générées pendant le serrage sont dispersées et ne peuvent pas être reliées en temps réel au numéro d’identification du véhicule (VIN) pour une gestion centralisée. En cas de litiges liés à la qualité ou de rappels survenant ultérieurement sur le marché, les entreprises peinent à assurer une traçabilité et une responsabilité précises à l’échelle de la ligne de production.

II. Comment les fonctions clés des visseuses servo Danikor résolvent précisément ces problèmes

Ciblant les points faibles susmentionnés dans les processus de serrage des roues automobiles, les visseuses servo haut de gamme, représentées par la série TQC, offrent des solutions intelligentes tirant parti de leur large plage de couple (2 à 600 Nm), de leur architecture matérielle supérieure et de leurs stratégies de contrôle avancées.

Stratégie de serrage simultané multi-broches : une meilleure cohérence dans la coordination multi-broches
Pour remédier au problème de répartition inégale de la charge sur plusieurs boulons, ce système de visseuses servo prend en charge le contrôle synchrone de jusqu’à 30 broches. Au poste d’assemblage des pneus, une matrice de serrage composée de plusieurs visseuses servo peut, grâce à une plateforme de commande maître, assurer une synchronisation rigoureuse de toutes les étapes tout au long du processus de serrage. Pendant le serrage, toutes les visseuses servo augmentent la charge de manière proportionnelle, avec la même pente et la même vitesse de montée en couple, garantissant ainsi une force absolument uniforme sur le moyeu de roue et le disque de frein. Cette capacité de synchronisation supérieure élimine fondamentalement les interférences mutuelles et la dispersion de la force de précharge causées par la séquence de serrage, ce qui réduit au maximum les risques de déformation du moyeu de roue et garantit la cohérence et la stabilité de la qualité de l’assemblage aux postes critiques.

Double capteur dynamique monté à l’avant : une précision de sortie ultra-élevée de 6σ ±2,5 %
Pour relever le défi de la précision du contrôle du couple, la visseuse servo-commandée intègre une conception matérielle hautement innovante. Le système est équipé de deux capteurs de couple dynamiques, associés à des algorithmes avancés de contrôle de compensation en temps réel, permettant d’atteindre une capacité de contrôle ultra-précise de 6σ ±2,5 %. Plus important encore, l’appareil présente une conception « à montage frontal », plaçant les capteurs de couple dynamiques directement à l’extrémité avant de la broche principale. Cette structure permet une détection directe et en temps réel des variations de couple au plus près de l’extrémité de la paire de friction du boulon, réduisant ainsi considérablement les erreurs de transmission et les pertes de couple dues à la chaîne cinématique mécanique, ce qui améliore grandement la cohérence des mesures. De plus, la conception « double capteur, double assurance » permet aux données de se valider mutuellement et aux valeurs de couple d’être vérifiées de manière croisée, renforçant ainsi la fiabilité à long terme de la visseuse servo-commandée en cas d’utilisation intensive.

Stratégies de contrôle avancées pour la sécurité : contrôle du point de fluage et technologie de maintien à vitesse nulle
Pour faire face à la déformation du matériau et prévenir l’atténuation du couple, les visseuses servo haut de gamme présentent des avantages significatifs en matière de stratégie logicielle :

Contrôle du point de limite d’élasticité : le système est capable d’identifier en temps réel, grâce à un échantillonnage à haute vitesse, le point critique où le boulon entre dans la zone de limite d’élasticité, contrôlant ainsi avec précision le boulon pour le maintenir dans son état de contrainte optimal. Cela permet non seulement d’optimiser les propriétés mécaniques du matériau du boulon, mais aussi d’améliorer considérablement la fiabilité à long terme de l’assemblage de la roue et la constance de la force de précontrainte.

Maintien à vitesse nulle / Contrôle d’attente différée : une fois que la visseuse servo-commandée a amené le boulon au couple cible, le système ne relâche pas immédiatement la prise. Au lieu de cela, il commande le moteur pour qu’il passe en état de maintien à micro-vitesse ou d’attente différée. Cette stratégie permet de surmonter efficacement le fluage élastoplastique des pièces assemblées, de libérer les contraintes microscopiques internes, de réduire efficacement l’atténuation ultérieure du couple et d’améliorer encore la stabilité de la force de précontrainte finale pour les assemblages critiques.

Retouche en ligne simultanée et gestion centralisée des données : création d’une boucle de qualité fermée sans arrêt de ligne
Face au problème majeur que représentent les pertes liées aux arrêts de ligne, le système de contrôle intelligent basé sur cette visseuse servo a développé une fonction de « retouche en ligne simultanée ». Lorsqu’une broche détecte une anomalie pendant le serrage (par exemple, un désalignement du filetage ou une résistance anormale), le système lance automatiquement une opération de retouche en ligne asynchrone sur une seule broche. Cela évite de devoir démonter et retravailler l’ensemble complet et, surtout, évite d’arrêter toute la ligne de production, garantissant ainsi le fonctionnement stable du temps de cycle de la ligne. En termes d’informatisation, toutes les données générées par la visseuse servo lors de chaque processus de serrage (couple, angle, temps, courbe) sont agrégées en temps réel vers la plateforme de contrôle principale. Le système permet non seulement une gestion centralisée et une traçabilité unifiée des données sur l’ensemble de la ligne, mais aussi une surveillance efficace de l’état de serrage à chaque poste, fournissant ainsi un puissant soutien en données pour le système MES de l’usine et l’analyse de la qualité.

En adoptant des visseuses servo-commandées intégrant des technologies de pointe telles que la commande synchrone multibroches, la conception à double capteur monté à l’avant, le contrôle de la limite d’élasticité et la retouche en ligne simultanée, les constructeurs automobiles peuvent surmonter de manière globale les différents points faibles du processus de serrage des pneus tout au long de la chaîne de production. Le choix de visseuses servo de haute qualité et hautement performantes n’est pas seulement un choix inévitable pour améliorer les processus clés du système de châssis lors de l’assemblage final du véhicule, mais aussi un moteur essentiel qui propulse la construction automobile vers « zéro défaut, une intelligence élevée et une traçabilité totale ».