月: 2023年3月

Qu’est-ce qu’un séparateur de faisceaux ?

Un séparateur de faisceaux est un élément optique permettant de séparer un faisceau unique (vitesse de la lumière) en deux faisceaux.

Un séparateur de faisceaux est parfois abrégé en BS ou B/S dans les diagrammes de trajet optique. Lorsque la lumière traverse un séparateur de faisceaux, elle peut être divisée en lumière transmise et en lumière réfléchie selon le rapport conçu dans le séparateur de faisceaux. Le rapport peut varier de 1:1 à 2:8.

En particulier, un rapport de 1:1 est parfois appelé demi-miroir. Le rapport est généralement fixe, mais il est possible de fabriquer des dispositifs qui peuvent diviser arbitrairement la lumière en les combinant avec des plaques d’onde ou d’autres dispositifs. La lumière séparée peut également être recombinée en la faisant passer à nouveau à travers un séparateur de faisceaux.

Utilisations des séparateurs de faisceaux

Les séparateurs de faisceaux sont principalement utilisés dans les instruments optiques tels que les caméras et les microscopes. Il existe deux types de séparateurs de faisceaux : le séparateur cubique, qui consiste en deux prismes à angle droit laminés ensemble, et le séparateur à plaques, qui consiste en un verre mince recouvert d’un revêtement spécial.

Les séparateurs de faisceaux à plaques sont souvent utilisés dans les microscopes optiques à fluorescence. Les séparateurs de faisceaux de type cubique sont utilisés lorsque le système optique doit être compact ou lorsque la quantité de lumière transmise et réfléchie doit être alignée. En général, les séparateurs de faisceaux de type cube sont plus chers que les séparateurs de faisceaux de type plaque.

Principe des séparateurs de faisceaux

Un séparateur de faisceaux permet de séparer un faisceau en deux faisceaux en réfléchissant une partie de la lumière à travers une multicouche diélectrique. Il existe deux types de séparateur de faisceaux, le cube et la plaque, et le principe diffère selon la forme.

1. Séparateurs de faisceaux cubiques

Les séparateurs de faisceaux de type cube sont constitués de deux prismes à angle droit dont les surfaces de liaison sont recouvertes d’un film optique appelé multicouche diélectrique. En ajustant l’épaisseur du film diélectrique multicouche, le rapport entre la lumière réfléchie et la lumière transmise peut être modifié. Une caractéristique du type cube est que l’angle d’incidence de la lumière dans le séparateur de faisceaux est de 0°. Par conséquent, des réflexions peuvent se produire sur l’axe coaxial de la lumière incidente et revenir sous forme de lumière parasite dans la direction de la source lumineuse.

2. Type à plaque

Le type à plaque consiste en une plaque de verre plate sur laquelle est déposé un film multicouche diélectrique. Le type de plaque permet à la lumière d’entrer à un angle de 45°, de sorte que la lumière parasite est moins susceptible de se produire que dans le type de cube, mais la lumière transmise est réfractée vers l’extérieur, ce qui entraîne une différence de chemin optique avec la lumière réfléchie. L’alignement dans le système optique est donc important et il faut faire attention, car le retrait et l’insertion fréquents peuvent rapidement entraîner un désalignement de l’axe, etc.

Types de séparateurs de faisceaux

Il existe deux types de séparateurs de faisceaux, en fonction des caractéristiques de polarisation du faisceau réfléchi

1. Séparateur de faisceaux non polarisants (NPBS)

Les séparateurs de faisceaux non polarisants divisent simplement le faisceau et n’ont pas de polarité. Ils sont utilisés dans de nombreuses applications optiques et sont indispensables en microscopie et en optique interférentielle.

Ils ont généralement un codage à base de chrome sur la face réfléchissante et aucun sur la face transmissive. Il est donc important de noter que l’intensité des deux faisceaux divisés peut être très différente si la trajectoire incidente n’est pas la bonne. Comme indiqué ci-dessus, lorsque le rapport entre la lumière transmise et la lumière réfléchie est de 1:1, le faisceau est appelé demi-miroir et est également utilisé pour l’éclairage coaxial à retombée, qui est un type d’éclairage d’inspection. L’utilisation de l’épi-illumination coaxiale permet de capter efficacement la lumière réfléchie positive de l’objet et d’obtenir une image nette.

2. Séparateurs de faisceaux polarisants (PBS)

Les séparateurs de faisceaux sont utilisés pour séparer les faisceaux en polarisation S et P. Ils sont utilisés dans les domaines des semi-conducteurs et des liquides. Ils sont utilisés dans les équipements de lithographie des semi-conducteurs et des cristaux liquides, dans les optiques d’interférence et dans divers instruments de mesure. Ils sont utilisés comme éléments pour créer un état de polarisation à partir d’un état non polarisé en utilisant les caractéristiques de la lumière polarisée P transmise et de la lumière polarisée S réfléchie. Leur rapport d’extinction est élevé, souvent de l’ordre de 1 000:1, selon le produit.

En combinant un séparateur de faisceaux polarisant avec une plaque d’onde, il est possible de diviser la lumière dans n’importe quel rapport souhaité : une lumière polarisée linéairement passant à travers un quart de plaque d’onde peut voir son angle de polarisation modifié en fonction de l’angle de la plaque d’onde. Si un séparateur de faisceaux polarisant est installé derrière le chemin optique de la lame d’onde, il est possible de créer un dispositif dans lequel le séparateur de faisceaux peut diviser le faisceau selon un rapport d’intensité arbitraire en ajustant l’angle de la lame d’onde.

Autres informations sur les séparateurs de faisceaux

Différences entre séparateurs de faisceaux et prisceaux

La différence entre un séparateur de faisceaux et un prisme réside dans l’application. Un séparateur de faisceaux cubique est constitué de deux prismes à angle droit. En revanche, un prisme en forme de cube est créé en formant un film optique fin sur la pente d’un prisme pour agir comme séparateur de faisceaux et en le reliant à l’autre prisme. Comme deux prismes sont utilisés, la couche mince optique n’est pas en contact direct avec l’air, ce qui empêche sa dégradation.

Les prismes sont utilisés pour utiliser activement la réfraction afin de modifier le chemin optique et la spectroscopie, mais lorsqu’ils sont utilisés comme séparateur de faisceaux, il n’y a pas de réfraction de la lumière transmise et l’élément optique utilise la réflexion et la transmission.

Qu’est-ce qu’un agitateur ?

Un agitateur est une machine qui secoue et agite un échantillon dans un récipient tel qu’un tube à essai, une fiole ou une ampoule à décanter.

Il est également appelé agitateur. Les agitateurs sont souvent utilisés pour la séparation, l’élution et la dissolution d’échantillons qui prennent du temps, ainsi que pour la culture de micro-organismes aérobies.

Il existe différents types d’agitateurs, tels que les agitateurs à mouvement alternatif, les agitateurs pivotants et les agitateurs en forme de 8, et différentes directions d’agitation. Comme par exemple l’horizontale ou la verticale, sont disponibles en fonction du modèle. Certains modèles sont également équipés de fonctions de chauffage et de refroidissement et peuvent être utilisés pour agiter des cultures.

Il existe également des agitateurs à tamis pour le tamisage des poudres ainsi que des liquides.

Utilisations des agitateurs

Les machines à secouer sont généralement utilisées dans les expériences en sciences de la vie et en chimie, où de longues périodes d’agitation constante sont nécessaires. Les principales utilisations dans le domaine des essais comprennent divers tests de dissolution, la dissolution d’échantillons et la culture de micro-organismes aérobies.　

En particulier, les tests d’élution pour les normes environnementales du sol fixées par le ministère de l’environnement exigent l’élution des métaux lourds dans le sol par des machines à agitation dans des conditions spécifiques. Dans la culture de micro-organismes aérobies, les conditions varient en fonction du micro-organisme. La largeur et la vitesse d’agitation de l’agitateur doivent être calculées et le taux de transfert d’oxygène approprié doit être réglé.

D’autres utilisations comprennent la recherche de pesticides résiduels dans les denrées alimentaires, comme l’élution des dioxines et des pesticides résiduels dans les légumes avec de l’hexane, et l’analyse des composants élués des déchets industriels.

Principe des agitateurs

Le secoueur est doté d’une unité de puissance intégrée dans le socle situé au bas de la table à secousses. L’unité de puissance transmet l’énergie du moteur aux poulies par l’intermédiaire d’une courroie, qui convertit la rotation du moteur en un mouvement alternatif de la table d’agitation.

Les modèles dotés d’une fonction de contrôle de la température disposent d’un système de chauffage ou de refroidissement sous la base. Dans certains cas, le bain thermostatique et la machine à secouer sont intégrés.

Selon les modèles, la taille de la base peut être modifiée en fonction de l’utilisation de la machine à secouer. Certains modèles peuvent être remodelés en option avec une plaque spécifique au récipient sur le dessus de la base afin de faciliter l’adaptation de l’agitateur au récipient concerné.

Les tamiseurs de poudre utilisent des aimants électromagnétiques pour générer des vibrations verticales dans l’oscillateur. Un ressort régule l’amplitude de l’oscillation et le balancement vertical.

Types d’agitateurs

Les agitateurs existent en différentes tailles : petite, moyenne et grande. Le choix doit être fait en fonction de l’utilisation et de la taille et de la forme du récipient. Par exemple, les grands agitateurs sont utilisés dans l’analyse des sols pour les tests de lixiviation.

Les agitateurs plus petits conviennent aux tests in vitro avec de petits volumes d’échantillons. En particulier, un petit agitateur devrait être utilisé pour les utilisations microbiologiques et les cultures cellulaires dans les incubateurs. Ce type d’agitateur est conçu pour des températures ambiantes d’environ 0-50 °C et une humidité ambiante allant jusqu’à environ 95 % HR.

La plupart des petits agitateurs de table ont des dimensions d’environ 200-300 mm (largeur) x 180-250 mm (profondeur) x 100-170 mm (hauteur). La charge maximale autorisée est d’environ 2 kg pour la plupart des modèles. Les types de pivotement comprennent le va-et-vient, le pivotement, la bascule, l’excentrique horizontal et la figure 8, avec des directions horizontales et verticales. Certains modèles intègrent plus d’une méthode d’oscillation, qui peut être commutée manuellement.

Les vitesses d’agitation peuvent varier dans une fourchette d’environ 20 à 200 tr/min. Le type de mouvement, progressif ou non, varie d’un produit à l’autre et de nombreux modèles sont dotés d’une minuterie intégrée.

Qu’est-ce qu’un robot cartésien ?

Un robot cartésien est un robot qui se déplace selon deux ou trois axes orthogonaux.

Ils sont également appelés robots portiques. En raison de leur structure simple, les robots cartésiens sont souvent utilisés comme première étape de l’automatisation des tâches dans de nombreuses industries différentes.

Comme il n’y a pas plus de trois coordonnées cartésiennes, ils peuvent être fabriqués par l’utilisateur lui-même et peuvent être facilement modifiés. Un autre avantage est que le programme d’exécution du travail peut être facilement modifié.

Par conséquent, si un travail ne nécessite pas de mouvements complexes et est monotone, il peut être mécanisé relativement facilement par des robots cartésiens.

Utilisations des robots cartésiens

Les robots cartésiens sont principalement utilisés dans l’industrie manufacturière. Dans ce secteur, les tâches simples comprennent l’assemblage et le transport de composants. Les robots cartésiens sont souvent introduits car les mouvements linéaires suffisent à l’exécution.

Tout d’abord, la ligne le long de laquelle les pièces circulent est déterminée. Ensuite, à l’aide d’une caméra ou d’autres moyens, les tâches allant de l’assemblage au transport sont décomposées et remplacées par des robots cartésiens. La mise en place du système permet de stabiliser la productivité.

Concrètement, les robots cartésiens sont utilisés pour les petites pièces de machines de précision, les pièces automobiles et les pièces électroniques pour le montage de cartes, ainsi que dans les domaines médical et pharmaceutique. Dans le secteur alimentaire, par exemple, des bras spécialement conçus peuvent saisir et déplacer avec précision des denrées alimentaires délicates et difficile à manipuler, dans le cadre du transport d’aliments délicats.

Le fonctionnement de ces robots est simple et direct par rapport, par exemple, aux robots à six axes, et leur prix est avantageux. Ils peuvent être utilisés de manière stable même dans des conditions difficiles, par exemple dans des zones humides ou dans des usines de semi-conducteurs où des gaz corrosifs sont utilisés.

Principe des robots cartésiens

Le fonctionnement de base des robots cartésiens consiste à faire glisser le bras de travail le long d’un guide linéaire pour effectuer des tâches telles que l’assemblage, le transport et le positionnement.

Plusieurs unités se déplaçant sur un seul axe sont combinées pour effectuer des tâches dans un système de coordonnées cartésiennes. Dans ce cas, chaque axe du robot peut être déplacé simultanément, de sorte que de nombreuses opérations peuvent être effectuées efficacement en superposant des mouvements linéaires.

Caractéristiques des robots cartésiens

1. Un degré élevé de liberté de combinaison

Les robots cartésiens ont une plage de fonctionnement relativement étroite, mais disposent d’une grande liberté de combinaison et peuvent être facilement adaptés aux spécifications requises. Leurs mouvements étant plus simples que ceux des autres robots, ils sont plus faciles à contrôler et plusieurs robots cartésiens peuvent être combinés.

En les combinant et en les associant à d’autres robots, il est possible d’effectuer de nombreuses tâches, telles que la réalisation de mouvements d’une certaine complexité ou l’intégration d’un processus de découpe de matériaux.

2. Une haute précision

Les robots cartésiens ne peuvent effectuer que des mouvements linéaires simples, mais cela les rend plus précis. En particulier, les guides linéaires avec vis à billes et codeurs linéaires permettent un positionnement de haute précision.

3. Une grande rigidité

Les robots cartésiens comportent moins de composants, ce qui les rend plus rigides. Cela signifie moins d’écarts et de déformations, moins de flou de mouvement et un travail plus stable. De plus, la simplicité de la structure permet de réduire le temps de cycle en augmentant la vitesse.

4. Un faible coût

Les robots cartésiens, qui peuvent être fabriqués avec une structure simple et un petit nombre de pièces, sont moins coûteux que les robots articulés.

Autres informations sur les robots cartésiens

1. Inconvénients des robots cartésiens

Les robots cartésiens présentent des inconvénients mais aussi des avantages.

Les tâches complexes sont impossibles
Les tâches complexes autres que les combinaisons de mouvements linéaires sont difficiles.

Une grande zone d’installation
Les robots cartésiens présentent l’inconvénient d’avoir une zone d’installation généralement étendue, à la fois parce qu’ils ne peuvent se déplacer qu’en ligne droite et parce qu’ils n’ont pas d’articulations et ne peuvent pas être pliés.

Difficile d’augmenter la taille
Il est difficile d’augmenter la taille des robots cartésiens tout en conservant leur précision et leur résistance, pour des raisons de coût.

2. Exemples de robots cartésiens

Économie de main-d’œuvre dans les opérations de transport
Le transport de la monnaie après conditionnement a été automatisé à l’aide d’un robot articulé, mais un problème de durabilité s’est posé. Un robot cartésien a été adopté pour améliorer ce point, avec des résultats positifs. Le risque de pannes a été réduit et la productivité du travail a été multipliée par 1,4.

Automatisation du processus de production des brosses à ongles
Les brosses à ongles étaient principalement fabriquées à la main en raison de la complexité du processus de production. Afin de pallier le problème de vieillissement des travailleurs et les coûts, six robots cartésiens ont été introduits pour que les robots puissent effectuer des processus tels que la coupe, la fixation temporaire et le collage. En conséquence, le nombre de travailleurs est passé de six à deux et la productivité du travail est 30 fois supérieure à ce qu’elle était avant l’introduction des robots.

Réduire la charge de travail dangereuse et améliorer l’efficacité
Chez un fabricant de panneaux, un robot cartésien a été utilisé pour remplacer des tâches lourdes et potentiellement dangereuses qui pouvaient être prises en charge par des humains. Résultat : les risques sont éliminés, l’efficacité est accrue et la productivité du travail est 1,4 fois supérieure à ce qu’elle était auparavant.

Qu’est-ce qu’un inducteur de puissance ?

Un inducteur de puissance est un élément de bobine utilisé dans les circuits de puissance parmi les inducteurs.

Ils sont également appelés selfs de puissance. Il existe trois types de construction de base : les enroulements formés par la technologie de laminage, les enroulements sur un noyau en forme de barre et les enroulements sur un noyau en forme de tambour.

Les inducteurs, y compris les inducteurs de puissance, ont une propriété qui permet aux courants continus de passer, mais qui empêche les courants alternatifs de passer. Cette propriété est utilisée pour éliminer le bruit à haute fréquence dans les circuits de conversion de tension.

L’impédance exprime la difficulté à faire passer le courant alternatif, et la formule suivante de l’impédance d’une inductance montre que cette propriété peut être facilement expliquée.

Impédance d’une inductance [Ω]ZL=jωL　
(L : inductance [H] ω : fréquence angulaire [rad/s])

Utilisations des inducteurs de puissance

Les inducteurs de puissance sont utilisés dans de nombreux domaines, tels que l’électroménager, les équipements de télécommunication et les équipements de transport, pour stabiliser la tension d’alimentation des circuits électriques. Les smartphones et les automobiles en sont des exemples.

Le contrôle de la tension de l’alimentation en courant continu est très important pour tous les appareils électroniques. En effet, les appareils électroniques ont une plage de tension d’alimentation qui garantit un fonctionnement normal, et la capacité à fournir la bonne tension à chaque composant a donc un impact sur la stabilité du fonctionnement du circuit et sur la durée de vie de l’équipement.

Les convertisseurs DC-DC sont des circuits de conversion de tension et la fourniture d’une tension stable dépend des performances de l’inducteur de puissance. Il existe deux types de circuits convertisseurs : les circuits convertisseurs buck, qui abaissent la tension, et les circuits convertisseurs boost, qui augmentent la tension. Tous deux contiennent des éléments de commutation, des diodes et des inducteurs de puissance comme composants.

Principe des inducteurs de puissance

Lorsqu’un courant alternatif traverse un inducteur, l’induction électromagnétique génère une force électromotrice induite proportionnelle au taux de variation temporelle de ce courant.

Force électromotrice induite [V]e = -L* (dI/dt)
(L : inductance [H] I : courant [A] t : temps [sec])

Comme la direction de la force électromotrice induite va à l’encontre de la variation du flux d’origine (loi de Lenz), elle est marquée d’un signe moins pour l’indiquer explicitement. Une force électromotrice induite est générée dans le sens contraire à la variation du courant, ce qui rend difficile la circulation du courant alternatif.

La constante de proportionnalité impliquée dans la force électromotrice induite est l’inductance (unité : Henry [H]). Elle est exprimée comme la capacité à convertir l’énergie électrique en énergie magnétique.

Pour augmenter l’inductance, on peut utiliser des méthodes telles que “l’augmentation de la section de la bobine”, “l’augmentation du nombre de spires” et “l’augmentation de la perméabilité magnétique par l’ajout d’un noyau”. Pour les convertisseurs, l’inductance est déterminée en fonction de la fréquence de commutation.

Par rapport aux inducteurs destinés à d’autres utilisations, les inducteurs de puissance se caractérisent par leurs grandes dimensions externes et leur inductance élevée, et sont conçus pour fournir des caractéristiques plus adaptées à une alimentation stable en tension continue.

Comment choisir une inductance de puissance ?

Lors de la sélection d’un inducteur de puissance, il faut d’abord tenir compte de la valeur de l’inductance et du courant admissible qui traverse l’inducteur. De plus, les caractéristiques de forme et de fréquence de l’inductance doivent également être prises en compte pour déterminer le composant optimal. La décision est basée sur le niveau d’efficacité, les caractéristiques de sortie et l’immunité au bruit requis pour le convertisseur DC-DC à concevoir.

Pour les inducteurs de puissance, le courant continu superposé admissible et le courant d’élévation de température admissible sont spécifiés. Pour les inducteurs :

• Plus le courant continu traversant l’inducteur est important, plus l’inductance est faible.
• Lorsque le courant augmente, la chaleur Joule due à la résistance de l’enroulement augmente.

Par conséquent, non seulement la valeur de l’inductance, mais aussi la valeur du courant admissible sont importantes. Les fabricants produisent une grande variété d’inductances pour un large éventail d’utilisations. Par exemple, un composant avec une grande inductance a de faibles pertes en courant continu et donc un rendement élevé, mais il y a un compromis dans la mesure où les dimensions externes du composant sont plus grandes et où il y a plus de chaleur générée. Ces points doivent également faire l’objet d’une attention particulière.

Idéalement, la valeur de la tension de l’alimentation en courant continu de chaque groupe de circuits à concevoir devrait être maintenue à une valeur constante à tout moment, mais cela est rarement possible dans la réalité. Cependant, il est important de choisir des dispositifs ayant d’excellentes caractéristiques pour éviter les problèmes.

Qu’est-ce qu’un débitmètre à effet vortex ?

Un débitmètre à effet vortex est un débitmètre qui utilise l’effet vortex de Karman.

Un tourbillon de Kalman est une ligne de tourbillons en aval d’un objet (source de tourbillon) placé dans un écoulement de fluide. Le physicien Kalman lui a donné le nom de “tourbillon de Kalman” après son élucidation théorique.

Les débitmètres à effet vortex sont de construction simple et robuste. Ils se caractérisent par une bonne précision, une large plage de débit et une compatibilité avec une grande variété de fluides.

Utilisations des débitmètres à effet vortex

Les principales utilisations des débitmètres à vortex sont les suivantes :

• Mesure des débits dans les conduites de vapeur
• Mesure de la récupération des condensats
• Mesure de l’alimentation en eau des chaudières
• Contrôle des moteurs automobiles
• Contrôle du débit d’eau de refroidissement dans les refroidisseurs

Les débitmètres à vortex peuvent mesurer le gaz, le liquide et la vapeur et peuvent donc être utilisés dans tous les scénarios de mesure de débit.

Une précaution s’impose : il faut choisir une taille d’alésage appropriée pour la génération de tourbillons, car il n’est pas possible d’effectuer des mesures sans génération de tourbillons. Dans la plage des faibles débits, le tourbillon de Karman n’est plus généré et le débit ne peut pas être mesuré.

Principe des débitmètres à effet vortex

Les débitmètres à effet vortex mesurent le débit en comptant les tourbillons de Kalman.
La fréquence du tourbillon de Kalman est proportionnelle à la vitesse d’écoulement. La vitesse d’écoulement peut donc être déterminée en plaçant un obstacle générant des tourbillons dans la conduite et en comptant les tourbillons générés.

La formule spécifique est expliquée ci-dessous.

Si la fréquence des tourbillons est f (Hz), la longueur représentative du corps générateur de tourbillons est d (m) et la vitesse d’écoulement est v (m/s),

f = S/v/d

L’équation f = S/v/d est établie comme suit où S est une constante de proportionnalité appelée nombre de Strouhal. Ce nombre est déterminé par la forme et les dimensions du générateur de tourbillons.

Le débit Q (m3/s), si la section transversale du tuyau est A (m2),

Q = A-v = A-f-d/S = K-f

et le débit peut être déterminé à partir de la fréquence si la constante de proportionnalité K entre le débit et la fréquence est déterminée à l’avance.

Les générateurs de tourbillons actuels peuvent être de forme triangulaire, plate ou trapézoïdale, la forme trapézoïdale étant considérée comme la plus précise. Le tourbillon est détecté en convertissant la force produite par le tourbillon en un signal électrique par un capteur (élément piézoélectrique ou jauge de contrainte semi-conductrice), qui est amplifié par un transducteur et restitué sous forme d’un signal d’impulsion ou d’un signal analogique.

Informations complémentaires sur les débitmètres à effet vortex

1. Longueur de tuyau droit du débitmètre à vortex

Les débitmètres à pression différentielle et les débitmètres à effet Coriolis sont d’autres instruments permettant de mesurer le débit des fluides dans les conduites. Le débitmètre à pression différentielle est de construction simple, mais son inconvénient est sa précision de mesure légèrement inférieure, tandis que le débitmètre de Coriolis a l’inconvénient d’être limité dans les fluides qu’il peut utiliser.

Les débitmètres à effet vortex, quant à eux, mesurent les variations de pression causées par le vortex de Karman en aval d’un objet générateur de vortex installé dans la section de détection et les convertissent en débits. Les débitmètres à vortex peuvent mesurer des liquides, des solides et des gaz et se caractérisent par leur simplicité d’utilisation.

Comme c’est le cas pour de nombreux débitmètres, la section droite du tuyau en amont de l’instrument de mesure doit être d’une certaine longueur pour une mesure plus précise du débit. Dans les débitmètres à vortex, un écoulement tourbillonnant ou une distribution non uniforme de la vitesse dans la tuyauterie peuvent affecter la mesure. Le fluide doit donc être laminaire.

Pour ces raisons, l’amont du débitmètre doit être rectifié et les vannes, thermomètres, manomètres, etc. ne doivent pas faire saillie dans la tuyauterie. La longueur nécessaire de la section droite du tuyau dépend de la conception de la tuyauterie.

2. Débitmètre à effet vortex et vapeur

Les débitmètres à pression différentielle sont souvent utilisés pour mesurer le débit de vapeur. Ils ont un mécanisme simple, mais leur précision est inférieure à celle des autres débitmètres.

Dans ce cas, les débitmètres à effet vortex peuvent être utilisés pour mesurer le débit de vapeur avec une bonne précision.

Dans le cas de la vapeur, la densité varie en fonction de la température et de la pression. Les débitmètres à effet vortex mesurent non seulement le débit avec une grande précision, mais certains instruments sont également équipés d’un capteur de température pour permettre la conversion en débit massique.

De plus, les débitmètres à effet effet vortex conviennent mieux que les débitmètres à pression différentielle, principalement parce que dans les chaudières, la vapeur est humide. Cependant, les effets de la température, de la pression et de la sécheresse de cette vapeur humide peuvent entraîner une faible précision, même pour les débitmètres à effet vortex.

Les débitmètres à effet vortex pour la vapeur sont dotés d’un capteur de sécheresse intégré dans la section de détection et sont conçus pour permettre la conversion des débits massiques.

Qu’est-ce qu’une machine de moulage ?

Les machines de moulage sont des machines utilisées pour le moulage des plastiques et des résines.

Elles servent notamment à la fabrication d’appareils électroménagers et de composants. Les machines de moulage par extrusion sont utilisées pour produire des tubes et des produits en barres, ainsi que pour le styromousse. Les machines de moulage par soufflage sont utilisées pour les produits creux.

Il existe également des machines de moulage spécialement conçues pour les fluoropolymères difficiles à traiter et des machines de moulage sous vide qui moulent dans des conditions de vide, ce qui permet un moulage de haute précision. De plus, les machines de formage conviennent à la production de masse, mais sont désormais également utilisées pour la production de petits lots.

C’est pourquoi des machines de formage flexibles ont également été mises au point, elles permettent de passer rapidement d’un type de machine à l’autre.

Utilisations des machines de moulage

Les machines de moulage peuvent mouler une large gamme de matériaux, y compris les plastiques, les métaux, le caoutchouc et les céramiques. Dans les secteurs de l’automobile, de l’électricité et de l’électronique, elles peuvent produire des pièces de forme complexe.

Dans le secteur médical, elles sont utilisées pour produire des dispositifs médicaux et des prothèses. Elles sont également utilisées dans l’industrie de la construction pour produire des matériaux extérieurs en plastique et des matériaux de couverture. Dans l’industrie alimentaire, on les retrouve dans la production de moules à chocolat et à silicium, et dans l’industrie textile pour produire des accessoires pour les machines à filer et à tisser et les textiles.

Principe des machines de moulage

1. Les machines de moulage par injection

Les machines de moulage par injection consistent à chauffer des matières premières plastiques et d’autres matériaux, à les injecter par un orifice d’injection et à les placer dans un moule. Dans les machines de moulage par extrusion, les matières premières plastiques sont placées dans une trémie, extrudées par un orifice d’extrusion et mises en forme par un moule.

2. Les machines de moulage par extrusion

Les machines de moulage par extrusion extrudent les matières thermoplastiques au moyen d’une pression mécanique spéciale et d’un chauffage. Les particules de plastique sont alimentées par le chargeur de la machine et fondues par la vis chauffée.

La matière plastique extrudée à haute pression est moulée à la forme de la filière, créant ainsi une forme. Enfin, le produit formé est refroidi et séparé par un système de refroidissement.

3. Les machines de moulage par soufflage

Les machines de moulage par soufflage chauffent la matière plastique et la placent dans une matrice creuse, qui est gonflée par la pression de l’air pour former le produit. Dans les machines de moulage, la résine thermoplastique est injectée dans le moule, refroidie et formée, tandis que dans les machines de formage sous vide, un film plastique chauffé est appliqué au moule sous vide.

Les machines de moulage fonctionnent dans des environnements à haute température et à haute pression, d’où l’importance des mesures de sécurité. De plus, les facteurs affectant la qualité du produit moulé comprennent le type et la qualité des matières premières, la conception du moule et l’ajustement des conditions de moulage. Les machines de moulage sont adaptées à la production de masse, mais des machines de moulage flexibles qui peuvent être remplacées en peu de temps sont maintenant développées pour la production en petites séries.

Types de machines de moulage

Il existe différents types de machines de moulage, dont les machines de moulage par injection, les machines de moulage par extrusion et les machines de moulage par soufflage.

1. Machines de moulage par injection

Les machines de moulage par injection sont des machines qui moulent des matières plastiques en les injectant dans un moule. Elles se caractérisent par une vitesse élevée et une production de masse. Elles sont également automatisées, et les opérateurs se contentent de faire fonctionner la machine, du moulage à l’éjection, de manière automatique.

Les machines de moulage par injection forment des moules en plastique en chauffant et en faisant fondre la matière plastique puis en injectant le plastique par l’orifice d’injection. Le plastique injecté dans le moule refroidit et durcit, ce qui lui permet d’être moulé dans la forme souhaitée.

Les machines de moulage par injection sont utilisées pour de nombreux produits, notamment les panneaux et pare-chocs de voitures, les ordinateurs, les poignées de ciseaux, les seringues et les coques de smartphones. La conception du moule et la technologie de fabrication sont importantes, car le moule doit être conçu en fonction du matériau et de la forme.

2. Machines de moulage par extrusion

Les machines de moulage par extrusion sont des machines qui fondent, pressent et extrudent des matériaux tels que le plastique, le caoutchouc et le métal pour créer des formes telles que des tubes, des feuilles, des profilés et des tuyaux.

Le plastique ou la résine est placé dans une trémie et le matériau est introduit dans une vis tout en ajustant la quantité. La matière est chauffée à l’intérieur de la vis pour la faire fondre et l’extruder. À la fin de l’extrusion, un embout appelé filière est fixé pour déterminer la forme.

3. Machines de moulage par soufflage

Les machines de moulage par soufflage utilisent la pression de l’air pour dilater le matériau, qui est refroidi et durci lorsqu’il est poussé dans la filière.

La température est augmentée pour ramollir le matériau, qui est ensuite extrudé à travers une vis d’extrusion pour former une paraison. La paraison est refroidie et moulée en la pressant contre le moule tout en y insufflant de l’air comprimé.

Qu’est-ce qu’un collecteur de brouillard d’huile?

Un collecteur de brouillard d’huile est un dispositif qui aspire le brouillard d’huile généré lors des opérations de coupe sur les machines-outils, sépare l’huile de l’air et la collecte.

Le brouillard d’huile est de l’huile qui s’est transformée en fumée et s’est diffusée dans l’air. La plupart des brouillards d’huile sont des substances toxiques et doivent être éliminés de manière fiable, car ils sont nocifs pour le corps humain et peuvent provoquer des pannes s’ils adhèrent à d’autres machines.

Actuellement, les collecteurs de brouillard d’huile peuvent éliminer le brouillard d’huile en utilisant des filtres, en électrifiant le brouillard et en utilisant la force centrifuge.

Utilisations des collecteurs de brouillard d’huile

Les collecteurs de brouillard d’huile servent lors de l’utilisation de tours à commande numérique, de perceuses et de centres d’usinage.

Les brouillards d’huile sont particulièrement fréquents dans les opérations de coupe, notamment dans les opérations de lubrification à haute pression, de meulage et de coupe à grande vitesse, où l’huile de coupe est soumise à un cisaillement important. Les collecteurs de brouillard d’huile sont utilisés avec de telles machines-outils.

Principe du collecteur de brouillard d’huile

Il existe trois principaux types de collecteurs de brouillard d’huile : le filtre, le précipitateur électrostatique et le séparateur centrifuge. Les principes de chacun d’entre eux sont expliqués ci-dessous.

1. Type de filtre

Les collecteurs de brouillard d’huile à filtre éliminent le brouillard d’huile par filtration à l’aide d’un filtre. Il s’agit du type de collecteur de brouillard le plus courant et les filtres sont généralement utilisés en couches.

Les avantages de ce type de filtre sont sa simplicité de construction, son faible coût d’installation, sa facilité de gestion sur site et sa sécurité. Les inconvénients sont la nécessité d’un entretien régulier, tel que le remplacement des filtres, l’augmentation de la consommation d’énergie du moteur électrique en raison de la résistance à la ventilation des filtres, et le fait que les filtres doivent être éliminés comme des déchets industriels après leur remplacement.

2. Le précipitateur électrostatique

Le précipitateur électrostatique est un collecteur d’huile doté d’un mécanisme dans lequel le brouillard d’huile reçoit une charge électrique par décharge corona à haute tension, et l’huile est adsorbée et collectée par la force électrostatique de l’électrode négative, la plaque de l’électrode collectrice utilisée pour la tension. La décharge couronne est un phénomène dans lequel une partie d’un gaz qui ne conduit normalement pas l’électricité est ionisée lorsqu’une haute tension est appliquée, générant des électrons et des ions positifs et négatifs, qui se déplacent dans un champ électrique, provoquant un courant électrique dans le gaz.

Les avantages des précipitateurs électrostatiques sont les suivants : même les particules de brouillard d’huile très fines de 1 µm ou moins peuvent être collectées, aucun filtre n’est utilisé, il n’est donc pas nécessaire de changer les filtres ou de les éliminer, et les électrodes peuvent être réutilisées en les nettoyant. En revanche, les inconvénients sont les coûts d’installation élevés, la nécessité de manipuler avec précaution les hautes tensions, ainsi que le temps et le coût nécessaires à l’entretien et au nettoyage des électrodes.

3. Type de séparation centrifuge

Le type de séparation centrifuge est un collecteur de brouillard d’huile qui utilise la force centrifuge pour décomposer l’air contenant le brouillard d’huile collecté en air et en brouillard d’huile. L’avantage du type de séparation centrifuge est qu’il est plus facile à entretenir et à installer que les autres méthodes. Toutefois, ils ne conviennent pas pour collecter les particules de brouillard d’huile d’une finesse supérieure à 1 µm.

Autres informations sur les collecteurs de brouillard d’huile

1. Installation des collecteurs de brouillard d’huile

L’installation des collecteurs de brouillard doit se faire avec précaution, en fonction de la machine sur laquelle ils sont installés. Si le brouillard d’huile n’est pas collecté correctement, cela peut entraîner des risques pour la santé de l’opérateur et des dysfonctionnements au niveau de la climatisation et d’autres équipements. Les collecteurs de brouillard d’huile peuvent être installés de trois manières différentes, et il est important de choisir celle qui convient le mieux à la machine-outil et à l’environnement de l’usine.

Méthode d’aspiration directe
Sur les machines-outils dotées de zones d’usinage cloisonnées, telles que les centres d’usinage et les tours à commande numérique, l’aspiration directe s’effectue dans une zone étanche. Le brouillard d’huile peut être recueilli de la manière la plus efficace.

Méthode d’aspiration localisée
Sur les machines-outils dont la zone d’usinage est un espace ouvert, comme les tours à usage général et les rectifieuses, le brouillard d’huile est collecté par la méthode d’aspiration locale. Une hotte ou un tuyau est placé à proximité de la partie de la machine-outil où le brouillard d’huile est généré et le brouillard d’huile est aspiré.

Méthode d’aspiration à grande échelle
Le système d’aspiration à grande surface aspire l’air de l’ensemble de l’usine. Cette méthode d’aspiration est utilisée en combinaison avec la méthode d’aspiration directe et la méthode d’aspiration locale. 

2. Différence entre les collecteurs de brouillard d’huile et les collecteurs de poussière

Un dispositif similaire à un collecteur de brouillard est un collecteur de poussière. Les dépoussiéreurs sont des dispositifs utilisés pour collecter la poussière et d’autres individus provenant du processus de coupe. Alors que les collecteurs de brouillard sont utilisés dans les processus de coupe qui utilisent un liquide de coupe, les collecteurs de poussière sont utilisés dans les processus à sec qui n’utilisent pas de liquide de coupe.

Il convient de noter que la poussière désigne généralement toutes les particules fines en suspension dans l’air. À l’inverse, les fines particules de poussière, en particulier les petites, sont appelées PM2.5. Les PM2.5 sont des particules fines qui peuvent pénétrer dans les poumons et affecter les systèmes respiratoire et circulatoire.

Qu’est-ce qu’un changeur d’outil ?

Les changeurs d’outils sont des mécanismes et des systèmes de changement d’outils utilisés pour ajouter des fonctions de changement d’outils aux machines-outils (par exemple, les centres d’usinage) et aux robots industriels.

L’outil peut être monté et démonté automatiquement en actionnant une valve pneumatique. En plus du chargement/déchargement de l’outil, certains changeurs d’outils sont également équipés d’une fonction de soufflage d’air pour éliminer la poussière de la zone de serrage de l’outil.

Certains changeurs d’outils peuvent alimenter l’outil en air comprimé, en eau ou en signaux électriques.

Utilisations des changeurs d’outils

Les changeurs d’outils sont utilisés dans les machines-outils et les robots industriels.

1. Machines-outils

Les changeurs d’outils sont utiles dans les machines-outils pour l’usinage automatique de diverses tâches sans qu’il soit nécessaire de changer d’outil manuellement. Les programmes de changement d’outil sont définis à l’avance dans le programme d’usinage (programme NC : programme de commande numérique), et le changement d’outil, la mesure de la hauteur de l’outil et la mesure du faux-rond sont effectués automatiquement.

Cela réduit la nécessité pour les opérateurs humains de changer d’outil, de vérifier la hauteur de l’outil et le faux-rond après le changement d’outil, et permet également un usinage entièrement automatisé des pièces en automatisant le chargement et le déchargement des pièces.

2. Robots industriels

Dans les robots industriels, le changeur d’outils est généralement utilisé pour changer la main à l’extrémité du robot. Les mains des robots ont une grande variété de fonctions, telles que la préhension avec un mandrin pneumatique, la rotation avec un moteur, l’aspiration, etc.

C’est pourquoi il existe des changeurs d’outils pour les robots industriels qui peuvent alimenter l’outil en air comprimé, en eau, en vide ou en signaux électriques. Les changeurs d’outils permettent d’effectuer plusieurs types de tâches avec un seul robot, augmentant ainsi l’efficacité de l’utilisation des robots industriels.

Principe des changeurs d’outils

Il existe de nombreuses méthodes de fixation et de retrait d’outils, chaque entreprise ayant sa propre méthode, mais la plupart utilisent de l’air comprimé pour serrer ou tirer l’outil en place. Sur les machines-outils, la pression pneumatique est couramment utilisée pour fixer l’outil en tirant vers le haut un bouton situé sur le support de l’outil.

De nombreux supports d’outils sont coniques, et le contact avec le cône maintient la répétabilité de la position de l’outil. Les stockeurs d’outils sont également appelés ATC (changeurs d’outils automatiques) sur les machines-outils et sont traités comme un système unique. Il existe différents types de stockeurs.

Pour les robots industriels, chaque entreprise a son propre mécanisme de serrage à air comprimé, qui utilise souvent des cames. Les mains des robots sont conçues par les fabricants de machines automatiques en fonction de l’application, et les stockeurs sont fabriqués en conséquence, si bien que peu d’entre eux sont vendus en tant que produits standard.

Types de changeurs d’outils

Il existe de nombreux types de changeurs d’outils. Les changeurs d’outils les plus courants sont les suivants :

1. Les changeurs d’outils manuels

Il s’agit du type le plus simple, dans lequel l’opérateur change les outils manuellement. L’opérateur doit accéder à la machine, retirer l’outil et en installer un nouveau.

2. Les changeurs d’outils automatiques

Il s’agit d’un changeur d’outils capable de changer les outils automatiquement. La machine change les outils selon une procédure préprogrammée. Lorsque l’on parle simplement de changeurs d’outils, c’est souvent de cela qu’il s’agit.

3. Les changeurs d’outils avec bras robotisé

Ce type de changeur d’outils utilise un bras robotisé pour changer les outils. Le bras robotisé peut retirer des outils et en installer de nouveaux selon une procédure prédéfinie.

4. Les changeurs d’outils multibroches

Les changeurs d’outils sont utilisés sur les machines à broches multiples (axes rotatifs). Ils permettent de changer plusieurs outils en même temps.

5. Les changeurs d’outils avec guide de vision

Ce type de changeur d’outils utilise des capteurs ou des systèmes de vision pour détecter la position et l’état exacts de l’outil et sélectionner l’outil approprié. Cela permet un haut degré d’automatisation et une sélection précise de l’outil.

Les exemples ci-dessus sont des exemples de changeurs d’outils courants, mais il existe de nombreuses autres variantes, en fonction de l’utilisation réelle et de l’industrie.