Force de prise théorique d'une ventouse

Afin de calculer la force de prise théorique, nous avons représenté et décrit ci-dessous les trois cas de charge les plus importants et les plus fréquents (procédés de manipulation).

Important :

Dans la représentation simplifiée suivante des facteurs de charge, le calcul impose d’utiliser le cas de charge le plus défavorable avec la force de prise théoriquement la plus haute. Ce n’est qu’ainsi qu’il est possible de garantir que la ventouse saisisse fermement la pièce pendant toute la durée du processus de manipulation.

Facteur de sécurité S :

Selon le type de revêtement de la pièce, le facteur de sécurité S doit être ajusté. Un facteur de sécurité minimum de 1,5 doit être appliqué pour les pièces lisses et étanches. Dans les cas difficiles avec des pièces hétérogènes, poreuses, rugueuses ou huilées, il convient d’appliquer un facteur de sécurité de 2,0 ou plus.

Coefficient de frottement µ :

Le coefficient de frottement µ représente le rapport entre la force de frottement et la force normale. Il n’est pas possible d’obtenir des valeurs de coefficient de frottement entre la ventouse et la pièceapplicables de façon générale. Le coefficient de frottement µ doit donc être déterminé par des essais pratiques.

Les valeurs suivantes peuvent être utilisées comme des valeurs indicatives.

= 0,2 … 0,3        pour les revêtements humides

= 0,5                   pour le bois, le métal, le verre, la pierre, …

= 0,6                   pour les surfaces rugueuses

Calcul en cas de surfaces huilées :

Pour les ventouses standards dont les caractéristiques techniques ne fournissent aucune force latérale, la valeur indicative recommandée est µ = 0,1...0,3. Pour obtenir une valeur plus précise, il convient d’effectuer des tests avec une pièce d’origine.

Pour les ventouses dont la force latérale est explicitement fournie pour une surface sèche ou huilée, le coefficient de frottement µ peut être déterminé par la formule suivante :

μ = FR / FN

Force latérale sur une surface sèche ou huilée/force d’aspiration

La valeur µ déterminée peut ensuite être utilisée dans la formule de chaque cas de charge (I à III).

Cas de charge I – ventouse horizontale, force verticale

La pièce (dans le cas présent, la plaque en acier de 2,5 x 1,25 m) est soulevée d'une palette. La pièce est déplacée avec une accélération de 5 m/s2 (aucun mouvement latéral).

Illustration du cas de charge I
Les ventouses se posent horizontalement sur une pièce à soulever

FTH   = m × (g + a) × S

FTH   = force de prise théoretique [N] 

  = masse [kg]

  = accélération de la pesanteur [9,81 m/s2

a  = accélération [m/s2] de l'installation 

S   = facteur de sécurité

Dans notre exemple :
FTH  = 61,33 kg × (9,81 m/s² + 5 m/s²) × 1,5

FTH  = 1.363 N

Cas de charge II – ventouse horizontale, force horizontale

La pièce (dans le cas présent, la plaque en acier de 2,5 x 1,25 m) est saisie et transportée à l'horizontale. L'accélération s'élève à 5 m/s2.

Illustration du cas de charge II
Les ventouses se posent horizontalement sur une pièce à déplacer
latéralement

FTH  = m × (g + a ⁄ μ) × S

FTH  = force de prise théorique [N]

Fa  = force d'accélération = m x a

= masse [kg] g = accélération de la pesanteur [9,81 m/s2]

= accélération [m/s2] de l'installation (prendre en compte la situation d'arrêt d'urgence !)

μ  = coeff. frottement 

= facteur de sécurité

 

Dans notre exemple :
FTH  = 61,33 kg × (9,81 m/s2 + 5 m/s⁄ 0,5) x 1,5 

FTH  = 1.822 N

Cas de charge III – ventouse verticale, force verticale

Description du cas de charge : la pièce (dans le cas présent, la plaque en acier de 2,5 x 1,25 m) est soulevée d'une palette et transportée par un mouvement de rotation et avec une accélération de 5 m/s2.

Illustration du cas de charge III

FTH  = (m ⁄ μ) × (g + a) × S

FTH  = force de prise théorique [N]

= masse [kg]

= accélération de la pesanteur [9,81 m/s2]

= accélération [m/s2] de l'installation (prendre en compte la situation d'arrêt d'urgence !) 

μ  = coeff. frottement 

facteur de sécurité

 

Dans notre exemple :
FTH  = (61,33 kg ⁄ 0,5) x (9,81 m/s2 + 5 m/s2) x 2

FTH  = 3.633 N

Comparaison :

D'après les données du problème, la pièce est soulevée d'une palette, déplacée latéralement puis déposée sur un centre d'usinage. Le mouvement de rotation du cas de charge III n'est pas prévu dans l'application. Par conséquent, seul le résultat du cas de charge II doit être pris en compte pour l'exemple.

Il en résulte pour le cas présent une force de prise théorique maximale (FTH) de 1.822 N. Cette force de prise théorique agit sur la ventouse lors du transport horizontal de la pièce. Afin de pouvoir résoudre le problème posé, les calculs suivants se basent sur cette valeur.