Robotique et automatisation

Colliers de serrage pour la robotique : des connexions précises pour les systèmes automatisés

Dans le monde complexe de la robotique et de l'automatisation, chaque composant contribue à la précision, à la fiabilité et à la longévité du système. Les colliers de serrage, souvent invisibles, jouent un rôle essentiel dans la sécurisation des lignes vitales des robots, à savoir leurs conduites pneumatiques, hydrauliques, de refroidissement et d'alimentation électrique. Contrairement aux colliers utilisés dans les environnements industriels statiques, ceux utilisés en robotique doivent supporter des mouvements constants et complexes, des vibrations à haute fréquence et fonctionner souvent dans des espaces confinés, ce qui exige une combinaison unique de durabilité, de flexibilité et de précision.

Exigences spécifiques des applications robotiques

Les colliers de serrage utilisés dans les systèmes robotiques sont confrontés à une série de défis exigeants :

• Mouvement constant et flexion : les bras robotiques et les effecteurs terminaux se déplacent rapidement et de manière répétée, soumettant les tuyaux et leurs colliers à des flexions, des torsions et des contraintes dynamiques continues. Les colliers doivent empêcher l'abrasion et conserver leur intégrité dans de telles conditions.
• Résistance aux vibrations : les moteurs, les engrenages et les mouvements rapides génèrent des vibrations importantes qui peuvent, à la longue, desserrer les fixations et entraîner des fuites ou des déconnexions.
• Taille compacte et conception légère : l'espace à l'intérieur des bras robotiques et des cellules d'automatisation confinées est souvent limité. Les pinces doivent être petites, discrètes et aussi légères que possible afin de minimiser la masse ajoutée, qui a un impact sur l'inertie et la consommation d'énergie.
• Profil lisse et anti-accrochage : pour éviter tout accrochage avec d'autres composants, câbles ou éléments environnants pendant le déplacement, les colliers de serrage doivent présenter un design lisse et discret, sans arêtes vives.
• Haute fiabilité et longévité : les temps d'arrêt dans les lignes de production automatisées sont extrêmement coûteux. Les pinces doivent fonctionner de manière fiable pendant des millions de cycles sans défaillance.
• Compatibilité avec les fluides : en fonction de la fonction du robot, les pinces peuvent être exposées à des huiles hydrauliques, à de l'air comprimé, à des liquides de refroidissement ou même à des fluides spécifiques au processus.
• Températures et environnements extrêmes : certaines applications robotiques impliquent des environnements en salle blanche, des températures élevées (par exemple, les robots de soudage) ou des conditions de froid, ce qui nécessite des matériaux qui conservent leurs propriétés sur une large plage de températures.
• Esthétique et gestion des câbles : dans certains robots avancés ou collaboratifs, l'apparence et le cheminement ordonné des tuyaux et des câbles sont également pris en compte.

Types courants de colliers de serrage pour la robotique

Le choix du collier de serrage spécifique dépend de la taille du tuyau, de la pression, du profil de mouvement et de l'espace disponible :

1. Colliers de serrage à vis sans fin entièrement en acier inoxydable (miniatures et à profil bas) :
• Description : Il s'agit de versions réduites de la pince à vis sans fin traditionnelle, spécialement conçues pour les tuyaux de plus petit diamètre et les espaces plus restreints. La construction entièrement en acier inoxydable (généralement 304 ou 316) est essentielle pour la robotique afin d'éviter la corrosion et d'assurer la durabilité.
• Applications : conduites pneumatiques, petites conduites hydrauliques, conduites de refroidissement pour effecteurs terminaux et regroupement général de câbles et de tuyaux dans les bras robotiques ou les armoires de commande.
• Caractéristiques : bonne force d'étanchéité pour leur taille, facilement disponibles et relativement faciles à installer. Les bords roulés sont essentiels pour éviter d'endommager le tuyau lors de flexions répétées.
2. Pinces à ressort (à compensation automatique) :
• Description : Fabriqués en acier à ressort, ces colliers exercent une force radiale constante sur le tuyau. Leur nature auto-compensatrice leur permet de s'adapter aux variations de diamètre du tuyau dues aux fluctuations de température ou au vieillissement du matériau du tuyau.
• Applications : Conduites de refroidissement, conduites pneumatiques à basse pression ou tout système où les cycles thermiques sont fréquents dans l'enveloppe opérationnelle du robot.
• Matériaux : Acier à ressort de haute qualité, souvent recouvert d'un revêtement anticorrosion (par exemple, zingage, galvanisation mécanique ou revêtements polymères spécialisés) afin d'assurer sa longévité. Des colliers de serrage en acier inoxydable sont également utilisés.
• Caractéristiques : tension constante, installation rapide (souvent à l'aide d'une pince) et excellente résistance au desserrage induit par les vibrations.
3. Colliers rembourrés (colliers P / colliers Adel®) :
• Description : Composé d'une bande métallique doublée d'un coussin en élastomère. Ce coussin protège le tuyau ou le câble contre l'abrasion et le frottement contre les composants du robot ou d'autres lignes, tout en amortissant les vibrations.
• Applications : sécurisation des conduites hydrauliques ou pneumatiques le long des bras robotiques, fixation de faisceaux de câbles aux châssis des robots ou isolation des conduites des sources de vibrations.
• Matériaux :
• Bande métallique : alliages d'aluminium légers ou acier inoxydable (304/316) pour plus de solidité et de résistance à la corrosion.
• Coussin : néoprène, EPDM, silicone ou fluorosilicone, choisi en fonction de la plage de température, de la compatibilité avec les fluides et de la flexibilité.
• Caractéristiques : Excellent amortissement des vibrations, empêche les frottements, assure un acheminement net et sûr, essentiel pour éviter d'endommager les lignes dynamiques.
4. Attaches de câbles (robustes et amovibles) :
• Description : Bien qu'il ne s'agisse pas de colliers de serrage traditionnels, des attaches de câbles spécialisées, robustes et amovibles, fabriquées à partir de plastiques durables (par exemple, nylon 6/6, nylon résistant aux intempéries) ou même en acier inoxydable, peuvent être utilisées pour regrouper et fixer des tuyaux flexibles, en particulier dans les applications moins critiques ou à basse pression où le mouvement des tuyaux est une préoccupation majeure.
• Applications : gestion des faisceaux de tuyaux et de câbles le long des bras robotiques, acheminement de conduits flexibles ou fixation temporaire pendant le prototypage.
• Matériaux : nylon haute résistance (souvent avec stabilisateurs UV ou thermiques) ou acier inoxydable pour une durabilité extrême.
• Caractéristiques : Très léger, économique et facile à installer. Les versions démontables permettent d'effectuer facilement des modifications pendant la conception ou la maintenance.

Considérations relatives à la conception et aux matériaux pour la robotique

• Résistance à la fatigue : les matériaux doivent résister à des millions de cycles de flexion sans se fissurer ni perdre leur force de serrage.
• Protection contre la corrosion : les robots fonctionnent souvent dans des environnements où sont utilisés des liquides de refroidissement, des fluides de coupe ou d'autres produits chimiques, ce qui nécessite l'utilisation de matériaux résistants à la corrosion.
• Profils lisses : les pinces doivent avoir des bords arrondis et un profil bas afin de minimiser le risque d'accrochage ou d'endommagement d'autres composants lors de mouvements rapides.
• Solutions intégrées : certains systèmes robotiques utilisent des composants de fixation en plastique ou en métal moulés sur mesure qui sont intégrés directement dans la structure du robot ou dans le système de gestion des câbles pour un ajustement et un aspect esthétique optimaux.
• Mécanismes de verrouillage résistants aux vibrations : pour les connexions critiques, il est préférable d'utiliser des colliers de serrage à boulon en T avec écrous autobloquants ou des modèles spécialisés qui résistent au desserrage sous l'effet des vibrations.
• Pureté des matériaux (pour la robotique en salle blanche) : dans les environnements de salle blanche (par exemple, fabrication de semi-conducteurs, automatisation pharmaceutique), les matériaux des pinces doivent être non pelucheux et compatibles avec les normes des salles blanches.

En sélectionnant soigneusement le type et le matériau appropriés, et en garantissant une installation précise, les colliers de serrage utilisés en robotique sont des éléments indispensables et silencieux qui contribuent directement à l'agilité, à la fiabilité et à l'excellence opérationnelle des systèmes automatisés dans tous les secteurs industriels. Ils garantissent que les éléments vitaux d'un robot (sa puissance hydraulique, sa commande pneumatique ou son fluide de refroidissement) restent exactement là où ils doivent être, même lorsque le robot exécute ses tâches les plus dynamiques et les plus complexes.