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Testés et approuvés

Des câbles pour 400 millions de mouvements de placement ultra rapides

Les systèmes de chaînes porte-confectionnés sont pratiquement devenus la norme dans de nombreuses machines et améliorent considérablement la fiabilité de processus entiers. Les câbles utilisés dans ces systèmes y jouent un grand rôle. Passés au crible dans le laboratoire de tests de l'entreprise et soumis à des essais d'endurance, ils sont une pièce maîtresse pour répondre à des exigences en hausse constante. De nouvelles structures de câble sont sans cesse mises au point pour remplir les critères de plus en plus exigeants du secteur des semiconducteurs.

« Nos câbles extrêmement robustes et nos chaînes porte-câbles en polymères sont adaptés les uns aux autres dans notre centre technique de Cologne pour que la fiabilité requise dans la pratique soit toujours garantie », souligne Rainer Rössel, Responsable de la division câbles chainflex® chez igus® GmbH. Les grands gagnants en sont les clients de tous les secteurs, qui peuvent se fier à ces résultats. Les grands gagnants en sont les clients de tous les secteurs, qui peuvent se fier à ces résultats. « Ils peuvent avoir l'esprit parfaitement tranquille, nos produits répondant par principe à toutes les normes de qualité et garantissant une fiabilité constante ainsi qu'une longue durée de vie. »
 
De nombreuses séries de tests sont effectuées en parallèle dans les conditions d'utilisation les plus dures, qui sont généralement celles que les produits auront à affronter. Les tests simulent les forces de traction et de poussée, le frottement, l'usure, les forces motrices, les forces de flexion et l'abrasion dans des conditions et à des vitesses très variées. Des facteurs tels que la saleté, les intempéries, les basses températures ou les impacts et chocs sont également pris en compte. Tout est mis en œuvre pour pouvoir effectuer systématiquement tous les tests qui répondent au standard igus. Les essais sont effectués en continu, sur toute l'année, avec un suivi minutieux permettant d'avoir des résultats tangibles. « En plus de cela, nous consacrons des sommes considérables à la mise au point de matériaux, afin de trouver des matériaux répondant aux besoins futurs », poursuit Rainer Rössel.

Machine de placement automatique Une ligne se compose en général des trois modules iFlex T4, T2 et H1. Vue de l'intérieur des automates de placement. (Photo : Assembléon)

700 câbles en cours de test

Quelque 700 câbles chainflex® font actuellement l'objet de vastes séries de tests dans le laboratoire igus® d'une superficie de 2.750 m2. Ce laboratoire est équipé de plus de 50 bancs d'essais qui offrent des courses longues de plus de 120 m, une chambre climatique d'une longueur de 18 m, des équipements d'accélération à 6 g et des robots de différents fabricants. Le laboratoire ne se limite pas à tester de nouveaux produits. Des types de câbles déjà éprouvés sont aussi régulièrement soumis à des contrôles qualité particuliers, ou à un examen d'exigences demandées par des clients.
 
Tous les résultats des tests sont regroupés dans des bases de données. Ce pool de données s'étoffant d'année en année fournit des informations précises et fiables sur la durée de vie réelle tout en servant de base pour la mise au point de produits. Les données des tests effectués sur les chaînes porte-câbles et les câbles, ainsi que sur les systèmes entièrement confectionnés, sont si détaillées que des garanties de fonctionnement peuvent être accordées pour les systèmes de chaînes porte-câbles en fonction de l'application.

Machine de placement automatique Des systèmes de chaînes porte-câbles confectionnés et des câbles spéciaux extrêmement résistants assurent la fiabilité des machines de placement automatique. 400 millions de mouvements sont exigés. (Photo : Assembléon)

La procédure est toujours la même. Les câbles sont presque toujours testés à un rayon de courbure 30 % à 50 % inférieur à celui spécifié dans le catalogue. 1 à 10 millions de flexions alternées sont effectuées au minimum. Pendant ces tests de mouvement, la performance électrique des câbles est constamment surveillée à l'aide de systèmes de mesure maison. Les dysfonctionnements peuvent ainsi être détectés dès qu'ils s'amorcent.
 
Pour l'inspection qui s'ensuit, le câble doit être intact. Aucun fil ne doit être cassé. Les nouveaux types de câbles sont soumis à des flexions alternées nettement plus nombreuses dans une chaîne porte-câbles afin qu'une nouvelle série chainflex® soit validée.

400 millions de cycles pour une machine de placement automatique

L'entreprise Assembléon Netherlands B. V. a mis au point une nouvelle génération de systèmes de placement entièrement automatisé des séries iFlex T4, T2 et H1 avec système de vision. Ils peuvent être utilisés pour de petites ou pour de grandes séries. La fabrication CMS se fait avec des robots, d'un côté ou des deux, en qualité de série, pour des composants à partir d'une taille de 0402. Entre 51.000 (T4) et 12.000 (H1) pièces sont manipulées par heure. L'accélération y est de 35m/s2 (axe y) et de 20m/s2 (axe x), la vitesse de 2m/s et de 1,5m/s. La durée de vie requise pour les composants est de 400 millions de cycles, ce qui correspond en gros à sept ans de service continu.

Assemblage de composants électroniques Les éléments électroniques mis en place ont une taille débutant à 0402.

« La précision du placement est importante, mais aussi le bon déroulement des opérations. Il ne doit y avoir ni rebuts ni arrêts », indique Franks van Eldijk, le responsable du projet, pour expliquer le profil d'exigences. C'est la raison pour laquelle la société a choisi igus et sa compétence la matière. Les automates de placement font appel à des systèmes de guidage de l'énergie préconfectionnés, faits sur mesure pour répondre aux besoins du client. Pour assurer la fiabilité à long terme, la chaîne porte-câbles standard a été équipée d'un système de division interne en un matériau spécial, optimisé pour l'application. Le matériau de la gaine des câbles a, à son tour, été adapté à la chaîne porte-câbles afin d'éviter toute abrasion. Les matériaux spécialement mis au point des conducteurs et du blindage, ajoutés en plus, contribuent aussi à garantir le respect des propriétés électriques afin que les grands objectifs des équipements, à savoir résistance, stabilité, fiabilité et longue durée de vie, puissent être atteints.
 
L'ensemble du système ; serre-câbles, connecteurs et pièces de structure en inox et carbone ; est livré prêt à être installé. Seul l'assemblage final se fait sur site. Tous les câbles sont alors installés dans leur position finale fonctionnelle de manière à ce qu'un réglage de la longueur des câbles dans la chaîne porte-câbles n'ait plus besoin d'être fait sur site. Des instructions de travail précises pour les opérations, une vaste documentation durant la production ainsi que des aides au montage et l'assurance d'une qualité garantissent le parfait état de tous les systèmes livrés.

Priorité aux câbles spéciaux

« Sur les automates de placement, les mouvements sont extrêmement nombreux et extrêmement rapides », souligne de nouveau Rainer Rössel. Les câbles, qui doivent fonctionner sur la durée, sont souvent le maillon faible dans ce milieu très exigeant. Ils doivent avoir été mis au point et fabriqués de manière à s'harmoniser avec le système de chaînes porte-câbles afin de garantir la stabilité. Un travail effectué selon l'état de l'art et validé par des tests nombreux et variés. Deux systèmes de tests pouvant simuler les besoins spécifiques des automates de placement ont été installés dans le laboratoire de tests igus®. Les tests sont soumis à des accélérations transversales élevées et sont testés de manière redondante en double, à trois différents rayons de courbure, sous surveillance permanente.

Collaborateurs d' igus GmbH Marcel Lamers (igus® GmbH), Frank van Eldijk, Roy Brewel (tous deux de chez Assembléon), Rainer Rössel

« Cela nous fournit tout d'abord des indications sur ce qui se produit à des charges plus élevées que celles rencontrées dans la pratique et cela simule aussi les valeurs de sortie d'origine en parallèle. », explique Rainer Rössel. « Ces machines de tests, qui sont en service depuis 2010 et testent les câbles destinés aux automates de placement 24 heures sur 24, nous fournissent des informations claires sur la durée de vie et sur les éventuelles mesures de maintenance préventive nécessaires. » Mais elles présentent d'autres avantages. «Nous pouvons y prendre des câbles de temps en temps et les examiner dans leurs moindres détails sans avoir à recommencer le test dès le début. »
 
Les automates de placement font appel à toute la gamme des câbles chainflex®, des câbles de puissance pour moteurs au câbles pour caméras en passant par les câbles de mesure et les câbles de données. Au moins douze au total, qui ont tous été fabriqués spécialement pour l'entreprise néerlandaise. La structure du toronnages est adaptée aux rayons de courbure, le matériau spécial des fils a été mis au point par l'entreprise et les questions de conformité UL ont pu être réglées. Sur toutes ces mises au point, igus® a une longueur d'avance en termes de marché : « Nous sommes les spécialistes des polymères. C'est tout à l'avantage des câbles. Nous sommes en effet le seul fournisseur qui soit en mesure de mettre au point les deux produits dans ses locaux en les adaptant l'un à l'autre, ce qui permet de les tester tous azimuts. A ma connaissance, notre laboratoire est le plus grand laboratoire de test de câbles en mouvement au monde. Et ce laboratoire est de plus en plus utilisé par des clients externes qui ne disposent pas de tels équipements », ajoute Rainer Rössel.

Un investissement sur le long terme

Le spécialiste des polymères a beaucoup investi dans la mise au point de ces câbles spéciaux. De nouveaux outillages ont dû être fabriqués pour les divisions internes, même si les quantités en restent raisonnables. Viennent s'y ajouter les matériaux pour les câbles spéciaux, qui sont très chers à l'achat. « Nos testons actuellement quatre matériaux potentiellement utilisables sur huit structures différentes. Notre objectif à moyen terme est de mettre au point un alliage qui soit encore plus résistant tout en étant plus économique. Les premiers résultats sont extrêmement prometteurs », ajoute le chef de division. « Si nous parvenons à réduire nettement le prix des câbles dans un avenir proche, nos coûts de mise au point seront vite amortis. »
 
L'entreprise néerlandaise n'a jamais regretté sa décision de faire appel aux systèmes de chaînes porte-câbles préconfectionnés. « Nous utilisions auparavant des câbles rubans hybrides », relate Frank van Eldijk. « Mais ce n'est pas une bonne solution pour les automates de placement, les changements entraînant toujours des coûts extrêmement élevés quand on met au point de nouveaux produits. » Un câble compatible avec les chaînes porte-câbles peut, lui, être remplacé facilement et rapidement, le système étant de nouveau disponible dans les spécifications techniques données en un rien de temps.

Système complet prêt à monter L'ensemble du système ; serre-câbles, connecteurs et pièces de structure en inox et carbone ; est livré prêt à être installé. Des instructions de travail précises pour les opérations, une documentation ainsi que des aides au montage et l'assurance d'une qualité garantissent le parfait état de tous les systèmes livrés.

« Nous avons un excellent système de gestion qualité, qui est certifié, et répondons aux besoins de nos clients pour lesquels nous souhaitons être un partenaire et un fournisseur toujours compétent », précise Rainer Rössel. « Nous remettons constamment en question nos processus de mise au point et de production. C'est la seule solution pour fabriquer des produits qui soient toujours de la meilleure qualité et pour constamment mettre au point des solutions qui répondent aux besoins d'aujourd'hui et à ceux de demain. » “

Produits utilisés

Vous trouverez ici plus d'applications venues de secteurs très variés.

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