Machine à vis automatique pour l'assemblage de MCCB : normes de couple pour les bornes et tableau de référence

Un machine automatique de vissage est bien adapté à une utilisation dans une ligne de production de disjoncteurs moulés pour une raison cruciale : la vis de borne est un joint de sécurité vital, et le couple est le seul facteur garantissant sa fiabilité. Le vis de borne dans un MCCB ne se contente pas de maintenir le fil en place, mais fournit également la force de serrage mécanique qui presse le conducteur contre la borne. La force de serrage elle-même détermine la résistance de contact, la capacité de transport du courant et la durabilité du joint face aux vibrations et à la chaleur au fil des années. Un couple incorrect entraînera la défaillance du joint, d'abord silencieusement, puis de manière destructive.

Le présent article s'adresse aux ingénieurs qui comprennent l'importance de bien faire les choses. L'article décrit ce que fait la vis de borne MCCB, les différentes réglementations de couple, ainsi qu'un tableau de référence avec toutes les valeurs de couple publiées.

Ce que fait réellement la vis de borne MCCB

Le rôle clé du serrage d'un MCCB vis de borne est de fixer fermement le conducteur sur la borne conductrice de courant par une pression mécanique, ce qui entraîne une faible résistance de contact de la connexion, sa capacité à supporter le courant nominal et sa résistance au desserrage pendant toute la durée de vie. Il répond aux quatre exigences suivantes, chacune illustrant comment un couple incorrect peut entraîner une défaillance sur le terrain.

Assurer un joint électrique fiable. Le couple de la vis fournit la force de serrage qui met le conducteur en contact étroit avec le métal de la borne, créant un circuit efficace et à faible impédance. Un couple insuffisant laisse une jonction à haute résistance dès le début de l'opération.
Maintenir la résistance de contact et l'élévation de température à un niveau bas. Lorsque le serrage est suffisant, les micro-espaces à la jonction se ferment. Une résistance de contact élevée entraîne un échauffement I²R et une connexion lâche ou partielle est généralement l'une des sources très courantes d'ignition dans un tableau de distribution. C'est le type de défaillance que le contrôle du couple a été conçu pour prévenir.
Résister aux vibrations et à l'expansion thermique. Un joint serré avec le bon couple peut résister au desserrage spontané résultant des vibrations de l'équipement et de l'expansion et contraction cycliques du cuivre pendant son fonctionnement. Le bon couple garantit une connexion fiable tout au long de milliers de cycles thermiques.
Assurer la sécurité de l'isolation. Un conducteur correctement serré ne se desserrera pas et ne créera ni court-circuit ni circuit ouvert, tandis que l'ensemble monté restera conforme aux exigences de distance d'isolement et de cheminement de fuite pour lesquelles le disjoncteur a été testé.

Le sous-serrage et le sur-serrage sont également dangereux. Une vis sous-serrée laisse une connexion lâche et surchauffée, tandis qu’une vis sur-serrée peut dénuder le filetage, ou le serrage peut être endommagé ou le moulage fissuré, ce qui fait que le joint semble bon en atelier mais échoue en fonctionnement après quelques cycles. Il convient de noter qu’une zone de sécurité est une certaine valeur mais pas une direction, ce qui explique précisément pourquoi il est risqué de se fier au jugement manuel lorsque de grands volumes sont fabriqués.

Les normes derrière le couple de serrage des bornes MCCB

Les MCCB sont essentiellement conformes aux normes IEC 60947-2 traitant des disjoncteurs basse tension, avec les règles de base issues de l’IEC 60947-1. L’exigence pour les bornes dans cette situation est absolue : ces bornes doivent respecter des restrictions en termes de fiabilité mécanique et électrique et doivent être serrées avec un couple selon le tableau #4 de l’IEC 60947-1 basé sur les dimensions spécifiques du filetage. Plus précisément, le couple de la borne est une caractéristique déclarée strictement associée au type de filetage utilisé et validée lors des tests.

Étant donné que la bonne valeur est spécifique à l’appareil, les fabricants les publient. Dans le cas de certaines marques de MCCB, les valeurs sont indiquées au laser sur les bornes. Quant aux marques réputées, elles incluent les valeurs dans les fiches techniques d’installation et des bornes. Ainsi, la recommandation générale pour les techniciens peut être formulée de manière simple : le couple officiel pour chaque appareil est la valeur inscrite sur l’appareil en question car elle change en fonction du type de borne, de la section du fil, du matériau du conducteur, etc. Le tableau ci-dessous n’est qu’une référence à des fins spécifiques.

Il est nécessaire d’être clair sur les tests réels auxquels les connexions sont soumises car cela aide à comprendre que le couple prescrit est non négociable. Le processus de vérification est décrit dans le traité qui détaille ce processus. Lors de la vérification du couple, les fils sont utilisés de manière spécifiée pour s’assurer que la connexion ne brûle pas et ne se desserre pas. Une borne qui tiendrait uniquement par chance ne répondrait jamais aux exigences de ce processus de vérification.

Tableau de référence du couple de serrage des bornes MCCB

Le tableau présente les couples de connexion publiés pour deux types couramment utilisés de MCCB : ABB Tmax et Siemens 3VA, offrant un aperçu des valeurs et permettant de rechercher une valeur pour une série/cadre spécifique. Les chiffres sont extraits des guides d’installation des fabricants. Dans les cas où le même couple s’applique à plusieurs tailles de conducteurs, le couple varie en fonction de la section comme indiqué dans la dernière colonne.

Prenez-les uniquement comme valeurs de référence. Il est très important de vérifier chaque connexion en ce qui concerne les valeurs de couple sur son disjoncteur spécifique et le document d’installation avant l’assemblage et la mise en service, et de conserver un enregistrement du couple ainsi que l’identité de l’outil et la valeur enregistrée de chaque connexion, car cet enregistrement servira d’actif lors des audits et vous permettra également de prouver votre diligence en cas de contestation d’une connexion.

Pourquoi la constance du couple est un problème de fabrication

Le couple, qui sera appliqué par un technicien sur le terrain, est indiqué dans le tableau, tandis que la fiabilité qu’il promet est établie bien avant dans l’usine de fabrication où l’appareil du disjoncteur est produit. Chaque MCCB comprend un groupe de vis sur les bornes et des vis de mécanisme qui doivent être serrées avec un couple déterminé appliqué lors du processus de production. Une fois fabriquée, cette jonction interne doit fonctionner conformément aux lois de la physique. Si la vis n’est pas assez serrée, une surchauffe se produit ; en même temps, si elle est trop serrée, le boîtier est endommagé.

C’est ici qu’un machine automatique de vissage change la donne. Plutôt que de laisser un opérateur juger du couple au toucher, l’appareil entraîne chaque vis à une valeur programmée en boucle fermée, l’applique de la même manière à la première unité du poste et à la 10 000e, et stocke la valeur en conséquence. Ce qui ne peut être déterminé ou mesuré lors d’un assemblage manuel devient un processus fixe qui est surveillé. Pour les producteurs de MCCB sur des marchés exigeants, il y a une différence entre revendiquer la qualité et la prouver.

L’aspect économique soutient cet argument solide. Une cellule régulée élimine la dérive qui peut survenir dans un processus d’assemblage manuel lors de la dernière heure d’un poste, réduit la quantité de travail d’inspection nécessaire pour vérifier les connexions, et diminue la quantité de rebut et le risque de garantie liés à un éventuel bornier desserré qui peut se développer une fois l’interrupteur mis en service. En comparaison avec les arguments précédents, il est également important de mentionner la production de la cellule dédiée qui peut fonctionner un ou même deux postes sans fatigue. Le retour sur investissement d’une machine automatique à vis MCCB est généralement mesuré en mois, et la traçabilité qu’elle produit continue de rapporter à chaque fois qu’un audit client ou une réclamation sur le terrain doit être répondu avec des données plutôt qu’avec des assurances.

Comment une machine automatique à vis maintient le couple sur une ligne MCCB

Les opérations de la cellule peuvent être classées comme une boucle fermée, et la plus grande dimension des vis MCCB ainsi que leur poids plus important par rapport aux fixations d’un disjoncteur miniature exigent que les mécanismes d’alimentation et d’entraînement soient adaptés au poids manipulé. En tant que machine automatique d’alimentation en vis et entraîneur dans un seul cadre, elle gère la livraison et le serrage contrôlé ensemble, ce qui distingue une cellule de production d’un entraîneur sur un support.

1. Alimentation en vis. Un système vibrant ou à soufflage sépare les vis en vrac et les présente, correctement orientées, à la broche. La présentation fiable des vis MCCB plus lourdes rend possible un cycle sans surveillance.
2. Positionnement de la pièce. Le corps du disjoncteur ou le sous-ensemble de la borne est localisé et serré de sorte que le trou soit précisément sous la broche, ce qui empêche le filetage croisé et les mauvais serrages sur les filetages plus grands.
3. Serrage contrôlé par couple. Un entraînement servo ou DC visse la vis et s’arrête au couple programmé, souvent avec un suivi de l’angle en parallèle du couple afin de détecter un filetage dénudé ou croisé plutôt que de le considérer comme un passage.
4. Vérification en ligne. Le couple et l’angle sont contrôlés à chaque cycle, et toute vis qui flotte, dénude ou ne s’insère pas correctement est signalée à la station, de sorte qu’un joint suspect ne quitte jamais la ligne sans marquage.
5. Enregistrement des données. Chaque résultat est enregistré pour l’unité, fournissant la traçabilité que les audits qualité et les qualifications clients exigent de plus en plus.

Il est important de distinguer les deux contextes de couple. Les valeurs dans le tableau de référence sont les couples de connexion sur le terrain qu’un installateur applique, tirées des données d’installation du fabricant. La valeur qu’un machine à vis automatique est réglé à sur la ligne d’assemblage provient de la spécification de processus propre au fabricant du disjoncteur pour le joint interne, dérivée des mêmes normes. Les deux sont importants, et les deux dépendent du même principe : un couple défini, appliqué de manière cohérente et vérifié, est ce qui rend la connexion sûre.

Choisir une machine automatique à vis pour l’assemblage MCCB

Toutes les cellules de fixation ne conviennent pas au travail MCCB. Plusieurs facteurs clés déterminant la disponibilité et la qualité doivent être pris en compte lors de la sélection d’une machine automatique de vissage pour cette tâche :

Une plage de couple de sortie et une capacité de travail de l’entraîneur doivent être suffisantes pour vos tailles de vis puisque les fixations MCCB sont généralement plus grandes que celles utilisées pour les petits disjoncteurs et un entraîneur destiné aux petites vis peut ne pas respecter la tolérance.
Un besoin de contrôle de couple en boucle fermée qui mesure le couple par cycle.
L’exigence d’un système d’alimentation robuste car un chargeur bloqué — plutôt qu’une broche lente — est souvent responsable de l’arrêt de la ligne.
La nécessité d’enregistrer et de tracer les données, chaque joint ayant un enregistrement de la valeur pour le contrôle interne et les vérifications d’audit.
La nécessité de dispositifs de fixation et de changements selon le type de produit afin de permettre un changement rapide des types de cadres de commutateurs plutôt que d’attendre la moitié d’un poste de travail.
L’importance d’un fournisseur connaissant bien les fixations MCCB.

Conclusion

Bien que la vis de borne dans un MCCB soit minuscule, elle est cruciale pour la sécurité et la certification. En fait, la force de serrage provenant de cette vis détermine la résistance de contact, l’élévation de température, la résistance aux vibrations et la sécurité de l’isolation, des fluctuations qui diffèrent non seulement entre elles, mais aussi du maintien d’un certain couple. En d’autres termes, les tableaux de la norme IEC 60947-2 et le marquage des bornes fournissent des valeurs de couple obligatoires appropriées sous forme de tableau de référence, indiquant la discordance des valeurs du couple appliqué selon les différents modèles de MCCB. Cela implique que l’application de ces valeurs de couple en volume ne peut être réalisée que manuellement. Si vous souhaitez en savoir plus sur votre groupe de produits et votre débit, contactez l’équipe Benlong Automation.

Huang Xiaolei | Benlong Automation