- La sensation de fonctionnement combine la force de fonctionnement , la dérive après l’arrêt, le rebond, le retard de réponse, l’inertie de l’effecteur final et l’ergonomie . L’enregistrement de ces mesures ainsi que les commentaires des opérateurs permettent de comparer l’état de l’équipement et d’évaluer les améliorations.
- Lier la rétroaction de l’opérateur à des causes mesurables : lourdeur à la force de fonctionnement, démarrages saccadés à la force de rupture et variation de résistance, dérive vers le haut/vers le bas à l’erreur de pression d’équilibrage, rebond à la compressibilité de l’air et à l’inertie de l’effecteur final, et commutation de charge inégale aux transitions de pression et au retard de réponse.
- Le réglage de la pression d’équilibrage est un contrôle essentiel : dans l’exemple utilisé, une erreur de pression de 0.02 MPa produit environ 37 N de force de fonctionnement supplémentaire. Enregistrement de la pression avec retour de l’opérateur.
- Vérification croisée des résultats à l’aide de un forcemètre push-pull + capteurs de pression/déplacement/angle + acquisition de réponse + évaluations subjectives . Combinez le classement A-D, FMEA et un enregistrement de test de sensation de fonctionnement pour rendre les évaluations traçables.
Produit par: Jiangsu AUREK Intelligent Technology Co., Ltd. ( AUREK Engineering Research Group) · Type de document: recherche et méthodes d’ingénierie · Version: V1.0 / 2026. Les formules, les exemples de travail et les données d’exemple illustrent les méthodes d’analyse et d’évaluation ; les paramètres du projet sont déterminés à partir des mesures du prototype, des conditions de fonctionnement du client et des exigences de sécurité. Le PDF complet est disponible en téléchargement.
00 Résumé
Pendant la manutention, l’assemblage, le chargement et le déchargement, les opérateurs poussent, tirent, positionnent et libèrent directement les pièces. Pour évaluer l’effort, la douceur et la stabilité, enregistrez la force de fonctionnement , la force de démarrage, la force à vitesse constante, la dérive après l’arrêt, le rebond, le retard de réponse, l’amortissement commun, l’inertie de l’effecteur final, le poids de l’outillage, la stabilité de la pression d’alimentation en air, la logique de commutation de pression déchargée / chargée et les facteurs ergonomiques . Ensemble, ils décrivent la sensation de fonctionnement et fournissent une base pour comparer les conditions de fonctionnement.
Cette méthode s’appuie sur le prototype de manipulateur industriel pneumatique AUREK ARK-S01 et l’expérience de mise en service du site pour soutenir la conception, la mise en service et l’évaluation de l’acceptation. Les jauges de force push-pull numériques, les capteurs de pression, de déplacement et d’angle, l’acquisition de temps de réponse et les évaluations subjectives comparent les charges, les rayons de travail et les états d’outillage. Les modèles mécaniques expliquent les causes, tandis que les dossiers de test et l’AMDE organisent le diagnostic et les réessais. Les paramètres, les calculs et les données d’exemple illustrent la méthode et doivent être ajustés pour les mesures de prototype, les conditions de fonctionnement du client et les exigences de sécurité. Un seul essai ne permet pas d’établir le rendement sur la durée de vie de l’équipement.
01Introduction
Les manipulateurs industriels pneumatiques sont utilisés pour les pièces automobiles, l’usinage, la manipulation de boîtes et de plaques, le transfert de pièces chaudes, l’assemblage, le chargement et le déchargement. Leur assistance peut être résumée comme compensant la gravité tout en conservant le contrôle de l’opérateur : l’équipement compense le poids pendant que l’opérateur pousse, tire, positionne et libère la pièce à usiner. L’évaluation doit donc porter sur la façon dont l’exploitation affecte l’efficacité, la précision de positionnement, la fatigue et la sécurité du site, ainsi que la capacité nominale.
Organisez la rétroaction du site par étape de mouvement: effort de poussée élevé, démarrages saccadés, mouvement ascendant ou descendant après lâcher, rebond après arrêt et commutation inégale déchargé/chargé. Mettre ces observations en relation avec des quantités mesurables afin de sélectionner les tests et les méthodes de diagnostic appropriés:
| Feedback de l’opérateur | Grandeurs physiques / causes d’ingénierie |
|---|---|
| Lourd ou difficile à pousser | Force de fonctionnement excessive ou pression d’équilibrage insuffisante |
| Démarrage à sec | La force de démarrage est trop élevée ou la résistance au roulement fluctue |
| Dérive vers le haut ou vers le bas | Écart de pression de balance pneumatique |
| Rebond après arrêt | Compressibilité de l’air et inertie de l’effecteur final |
| Commutation de charge inégale | Transition de pression inégale ou retard de réponse |
Tableau 1 Rétroaction de l’opérateur et quantités physiques associées
D’abord convertir le feedback subjectif en mesures quantifiables et répétables, puis analyser les effets des facteurs mécaniques, pneumatiques, de contrôle et ergonomiques. Comparez les prototypes, l’outillage et les charges dans des conditions de test cohérentes. Les résultats peuvent informer la sélection de cylindre, le réglage de circuit, la réduction de poids d’outillage, l’amortissement commun et la conception de poignée.
02 Portée de l’équipement et définition de la sensation de fonctionnement
Cette étude porte sur un manipulateur pneumatique industriel à bras rigide et son outillage de fin de course. Le couple du vérin équilibre approximativement le couple de charge, permettant à l’opérateur de soulever, transférer, positionner et libérer la pièce avec un effort relativement faible. Le système comprend la structure du bras, les articulations principales/intermédiaires/avant, le circuit d’équilibrage pneumatique, les soupapes de commande, la poignée de commande et l’outillage final. Le contrôle entièrement automatique est en dehors de cette étude.
2.1 Définition technique de la sensation de fonctionnement
Sous la charge spécifiée, le rayon, la course, la pression d’alimentation et les conditions d’outillage, la sensation de fonctionnement décrit la combinaison Force d’actionnement, stabilité de réponse, continuité de mouvement, maintien de position et confort de l’opérateur lors du démarrage, du levage, de la translation, de l’arrêt, du positionnement, de la préhension et de la libération. Évaluez la séquence de mouvement complète dans des conditions spécifiées, à l’aide d’indicateurs mécaniques et ergonomiques mesurables.
2.2 Composants de sensation de fonctionnement
Enregistrez séparément les mesures mécaniques, de stabilité, de réponse, dynamiques et ergonomiques, puis comparez-les aux notes des opérateurs. Cela identifie l’état de l’équipement et distingue l’effort réduit, la continuité du mouvement et le confort de positionnement. Le tableau ci-dessous explique l’importance technique de chaque mesure.
| Catégorie | Mesures | Signification technique |
|---|---|---|
| Mécanique | Force de démarrage, force à vitesse constante et force de fonctionnement maximale | Évaluer l’effort de fonctionnement et détecter le blocage |
| Stabilité | Dérive après arrêt, rebond et fluctuation de pression | Évaluer la stabilité du positionnement et de la tenue |
| Réponse | Délai de réponse du bouton, temps d’accumulation de pression, délai d’action | Évaluer la réponse pneumatique et de commande |
| Dynamique | Inertie de l’effecteur final, amortissement de l’articulation et dépassement | Évaluer la liberté de mouvement excessive ou la manutention lourde |
| Ergonomie | Hauteur de la poignée, angle de prise, position du bouton et posture à deux mains | Évaluer la fatigue pendant un fonctionnement soutenu |
| Évaluations subjectives | Cotes d’effort, de douceur, de stabilité et de fatigue | Vérification croisée par rapport aux mesures objectives |
Tableau 2 Mesures de sensation de fonctionnement et leur signification technique
03Facteurs affectant la sensation de fonctionnement
Les principales influences sont l’équilibrage pneumatique , la structure mécanique, le poids de l’outillage et l’inertie de l’effecteur final, le contrôle pneumatique et la commutation déchargée / chargée, et l’ergonomie . Diagnostiquer ces facteurs par rapport à des mouvements spécifiques afin que l’ajustement d’un paramètre ne laisse pas d’autres causes non examinées.
3.1 Équilibrage pneumatique
L’assistance pneumatique équilibre approximativement le cylindre et le couple de charge. Une faible pression d’équilibrage nécessite un effort supplémentaire vers le haut; une pression excessive produit une dérive vers le haut. Vérifiez les réglages de pression à vide et à pleine charge, la stabilité de l’alimentation, la sensibilité du régulateur, la résistance au frottement et à l’étanchéité du cylindre, et l’effet tampon du réservoir d’air et du clapet anti-retour. Des transitions de pression inégales lors de la commutation déchargé/chargé peuvent provoquer un mouvement soudain vers le haut ou vers le bas , rendant le comportement de commutation une priorité pour les tests.
3.2 Structure mécanique
Vérifiez la structure mécanique pendant le démarrage, le mouvement et l’arrêt. La résistance de l’articulation, le frottement des roulements et des bagues, l’état des rouleaux et la traînée du frein affectent les forces de démarrage et de fonctionnement à vitesse constante. La rigidité du bras, les dégagements de connexion, la longueur du bras et les moments à différents rayons affectent les niveaux de force et la cohérence entre les positions. Les démarrages difficiles ou les mouvements saccadés nécessitent une attention particulière à la lubrification des articulations, à la contamination des roulements et au jeu de frein.
3.3 Poids d’outillage et inertie d’extrémité-effecteur
Le poids de l’outillage, le décalage du centre de gravité et l’inertie affectent la manipulation même lorsque le bras lui-même est bien équilibré. Évaluer la masse combinée de l’outillage/de la pièce et l’inertie de rotation en même temps que la rétention de l’adhérence. Les ventouses, les mâchoires mécaniques et les arbres d’expansion créent différentes répartitions de charge. Les outils de retournement nécessitent des vérifications du centre de gravité à 0°, 45°, 90° et autres angles pertinents. Les tuyaux d’air, les tuyaux d’aspiration et les câbles ajoutent également de la traînée lors de la translation et du retour.
3.4 Contrôle pneumatique et commutation de charge-pression
Évaluer le contrôle pneumatique de l’actionnement du bouton au mouvement du vérin. Vérifiez la capacité de débit de la soupape par rapport à la charge, aux réglages de l’accélérateur, à la longueur et aux courbes du tuyau, et aux effets de l’humidité, de l’huile et des contaminants sur la réponse de la soupape. La commutation de la pression à vide/en charge est un contrôle essentiel : des différences de pression excessives ou une logique inappropriée pendant le chargement et le déchargement peuvent provoquer un mouvement soudain vers le haut, un enfoncement ou un choc. La transition de pression et la logique de vérification devraient être prises en compte et incluses dans les essais de réponse et de stabilité.
3.5 Les facteurs ergonomiques
Effectuez des contrôles ergonomiques parallèlement aux mesures de force. Évaluer la hauteur de la poignée par rapport à une position confortable du coude, la portée des boutons lors d’une prise naturelle, la protection contre l’actionnement involontaire, la logique de sécurité à deux mains, la visibilité obstruée et la charge répétitive du poignet et de l’épaule. Enregistrez la hauteur, la portée et l’expérience des opérateurs pour expliquer les différences de cotes.
04 Mesures d’évaluation quantitative
Enregistrez la force de fonctionnement, la force de démarrage, la force à vitesse constante, la dérive après arrêt, le rebond, le délai de réponse et la fluctuation de pression séparément, avec des évaluations subjectives liées aux conditions correspondantes. Le tableau ci-dessous répertorie les symboles, les unités et les instruments recommandés pour une acquisition et une comparaison uniformes.
| Mesure | Symbole | Unité | Instruments recommandés | Description |
|---|---|---|---|---|
| Force de démarrage | F start | N | Jauge de force push-pull | Force de fonctionnement maximale au moment du démarrage |
| Force à vitesse constante | F cv | N | Jauge de force push-pull | Force de fonctionnement moyenne pendant le mouvement à vitesse constante |
| Force de fonctionnement maximale | F peak | N | Jauge de force push-pull | Force maximale pendant le cycle d’action |
| Dérive après l’arrêt | D stop | mm | Capteur de déplacement / télémètre laser | Déplacement dans le temps spécifié après lâcher prise |
| Déplacement de rebond | R | mm | Capteur de déplacement / analyse vidéo | Déplacement inverse maximum après s’être arrêté |
| Délai de réponse | t d | ms | Système d’acquisition de données | Temps entre l’actionnement du bouton et la réponse au mouvement |
| Fluctuation de pression | ΔP | MPa | Transducteur de pression | Changements de pression pendant le déplacement ou la commutation |
| Inertie équivalente | J eq | kg·m² | Calcul / identification basée sur des tests | Décrit la charge dynamique au niveau de l’effecteur final |
| Amortissement des joints | B j | N·m·s/rad | Capteur d’angle + test de force | Reflète la douceur de la rotation horizontale |
| Évaluation subjective | Q | points | Formulaire de notation | Recommandé 1–5 ou 1–10 échelle |
Tableau 3 Mesures quantitatives de sensation de fonctionnement
4.1 Force de fonctionnement et force de démarrage
La force de fonctionnement est la force de poussée-traction appliquée à la poignée. Enregistrez son historique temporel avec un forcemètre numérique et extrayez la force de démarrage, la force à vitesse constante et la force maximale. Une force et une variation plus faibles réduisent généralement l’effort, mais le système doit conserver une résistance suffisante pour un positionnement contrôlé. La force de démarrage comprend le frottement statique, la traînée de freinage, le frottement de rupture du cylindre et le déséquilibre de charge:
Ici, F start est la force de démarrage (N); F(t) est l’historique temporel de la force de fonctionnement; t 0 est le moment où l’opérateur commence à appliquer la force; t v est le moment où la vitesse de l’effecteur final atteint le seuil spécifié. Une force de démarrage élevée produit un démarrage difficile ou saccadé. La force à vitesse constante est la force de fonctionnement absolue moyenne pendant le mouvement régulier; son coefficient de variation décrit la douceur:
Ici, F cv est la force de fonctionnement à vitesse constante (N); σ F est l’écart type de la force de fonctionnement en mouvement constant; CV F est le coefficient de variation de la force (sans dimension). F cv réduit l’effort de fonctionnement soutenu à mesure qu’il diminue; CV F augmente avec le mouvement saccadé, le stick-slip ou la variation de résistance.
4.2 Dérive après arrêt et rebond
La dérive d’arrêt mesure le changement de position de la pièce dans un délai spécifié après que l’opérateur laisse aller, reflétant la pression d’équilibre, l’étanchéité d’air, l’état de freinage et le centre de charge de la stabilité de gravité; la quantité de rebond mesure le déplacement inverse maximum qui se produit dans une courte période de temps après l’arrêt:
Ici, D stop est la dérive après l’arrêt (mm), T est le temps d’observation (peut être 3 s, 5 s ou 10 s et est fixé dans le plan); R est le déplacement de rebond maximal (mm). Une dérive excessive de l’arrêt affectera la sécurité du positionnement, de l’assemblage et du placement; le rebond est souvent lié à la compressibilité du gaz, aux réglages d’étranglement, à l’élasticité du bras, à l’inertie du dispositif et à l’action d’arrêt brusque de l’opérateur. S’il est trop grand, la pièce peut frapper la surface de positionnement ou affecter la précision de l’assemblage. Utilisez la même période d’observation et enregistrez la dérive et le rebond ensemble lors de la comparaison des prototypes.
4.3 Corrélation entre le délai de réponse, la fluctuation de pression et les cotes subjectives
Le délai de réponse est le temps entre l’actionnement du bouton et la réponse au mouvement: t d = t response − t button (ms). Mesurer séparément les phases de levage, d’abaissement, de préhension, de relâchement, de déchargement à chargement et de chargement à déchargement, en enregistrant simultanément la fluctuation de pression ΔP. Notez la facilité de démarrage, la fluidité du mouvement, la stabilité d’arrêt, la réactivité, le confort de positionnement et la fatigue sur une échelle de 1–5 , avec 5 comme meilleur score. Utilisez des évaluations subjectives pour comparer les mesures objectives à l’expérience de l’opérateur . Des relations cohérentes soutiennent la méthode d’évaluation.
05 Modèles mécaniques et méthodes de calcul
Les modèles mécaniques simplifiés suivants expliquent les mécanismes et les ordres de grandeur. Pour les décisions d’ingénierie, corrigez les paramètres d’efficacité, de frottement et d’inertie à l’aide de mesures de prototypes. Ces modèles ne remplacent pas directement les calculs de dimensionnement détaillés.
5.1 Force de sortie de cylindre et équilibre de couple
La force de sortie effective théorique du cylindre peut être exprimée comme F c = P·A·η, indiquant que la force de sortie est proportionnelle à la pression, à la zone de pression et à l’efficacité globale. En prenant comme référence le pivot de rotation principal, on peut établir une relation d’équilibre de moment simplifiée:
Ici, L c est le bras de couple du cylindre (m); W est le poids total de la pièce et du dispositif W=mg (N); L w est la distance horizontale du centre de gravité de la charge au pivot (m); M f est le couple de frottement de l’articulation (N·m); M i est le couple d’inertie supplémentaire (N·m). La relation montre que plus grande charge, rayon, décalage du centre de gravité d’outillage ou frottement commun augmente la pression d’équilibrage requise ou la force de fonctionnement . Ces effets expliquent une manipulation plus lourde avec de grands rayons et des outils lourds.
5.2 Force de fonctionnement et erreur de pression
La force ressentie par l’opérateur à la poignée peut être obtenue approximativement en divisant la valeur combinée du moment déséquilibré, du moment de frottement et du moment d’inertie du système par le bras de moment équivalent de la poignée: F op = ΔM / L h. Si l’écart de pression d’air provoque un déséquilibre de moment, la force de fonctionnement supplémentaire causée par l’écart est:
Dans ce cas, ΔP est l’écart de réglage de la pression (Pa); L h est le bras de couple effectif de la poignée (m). Une erreur de pression plus importante ou un bras de couple de poignée plus court augmente la force que l’opérateur doit fournir, de sorte que même une petite erreur de pression peut produire une dérive ascendante ou une lourdeur notable.
5.3 Inertie équivalente et score combiné
Approximate la charge dynamique en utilisant l’inertie de rotation équivalente: J eq = J arm + Σ m i ·r i ². Une masse d’outillage plus importante, un décalage du centre de gravité et une longueur de bras augmentent l’inertie, l’effort de démarrage et d’arrêt, le dépassement et le rebond. Réduire le poids de l’outillage et amener son centre de gravité vers l’intérieur peut améliorer la manipulation dynamique . Combinez les mesures individuelles en un score global pour comparer les configurations:
Ici, SF, SD, SR, ST, SJ, SE Ce sont des scores pour la force de fonctionnement, la dérive, le rebond, le retard de réponse, la douceur de l’articulation et l’ergonomie, respectivement. Choisissez les poids wi Donner la priorité à la sécurité sur le confort. Donnez plus de poids à la dérive et au rebond pour les charges lourdes, la stabilité de positionnement pour l’assemblage de précision, et la force de fonctionnement et la fatigue pour la manutention fréquente.
06 Plan et procédure d’essai
Utilisez un processus de test répétable, documenté et comparable pour la mise en service de prototypes, les comparaisons d’outillage, l’évaluation de l’acceptation en usine, les réessais sur site et le diagnostic des défauts. Les instruments recommandés sont un forcemètre numérique à poussée-traction avec sortie de données, un transducteur de pression 0–1.0 MPa, un capteur de déplacement ou un télémètre laser, un codeur d’angle et un module d’acquisition de données échantillonnant au moins 50 Hz ou 100 Hz pour les essais de réponse. Ajoutez des formulaires d’évaluation vidéo et opérateur. Un chronomètre prend en charge les vérifications préliminaires; l’acquisition synchronisée aligne la force, la pression, le déplacement et le temps pour une évaluation détaillée.
Les essais devraient couvrir le fonctionnement à vide, différents rapports de charge et rayons de travail, et les transitions entre les états chargés et vides. Le tableau ci-dessous donne la couverture minimale recommandée.
| Condition ID | État de charge | Rayon de travail | Hauteur | État de l’outillage | Description |
|---|---|---|---|---|---|
| A1 | Déchargé | Rayon minimum | Mid-height | Outillage déchargé | Mesurer la résistance de base |
| A2 | Déchargé | Rayon maximal | Mid-height | Outillage déchargé | Mesurer l’effet de la portée |
| B1 | 25% de la charge nominale | Rayon intermédiaire | Mid-height | Préhension normale | Manipulation de charge légère |
| B2 | 50% de la charge nominale | Rayon intermédiaire | Mid-height | Préhension normale | Condition de fonctionnement typique |
| B3 | 75% de la charge nominale | Rayon maximal | Mid-height | Préhension normale | État de charge plus lourde |
| B4 | Près de la charge nominale | Rayon maximal | Position haute/basse | Préhension normale | Condition de référence proche limite |
| C1 | Transition du chargement au déchargement | Rayon intermédiaire | Position de placement | Libération | Mesurer l’impact de la commutation |
| C2 | Transition du déchargé au chargé | Lieu de ramassage | Hauteur de ramassage | Action de préhension | Réponse de chargement d’essai |
Tableau 4 Conditions d’essai de sensation de fonctionnement
07 Exemple de travail
L’exemple suivant illustre l’utilisation des modèles. Il explique la méthode et n’est pas une base pour le choix d’un produit particulier ; les paramètres techniques doivent provenir des mesures du prototype et des dessins de conception.
7.1 Exemple d’entrées et de pression d’équilibrage
Supposez la condition de manipulation suivante: masse de la pièce m1=80 kg, masse d’outillage m2=18 kg, masse totale m=98 kg; distance du centre de gravité de la charge par rapport au pivot principal Lw=1.8 m; bras de couple effectif du cylindre Lc=0.28 m; alésage du cylindre D=125 mm; rendement global du cylindre η=0.85; couple de frottement équivalent Mf=45 N·m. Le calcul est le suivant:
Dans les conditions supposées, la pression d’équilibrage de la charge est d’environ 0.61 MPa , dans la plage de fonctionnement industrielle commune de l’air comprimé. Si la force de fonctionnement mesurée est substantiellement plus élevée à la même charge, vérifiez le centre de gravité de l’outillage, le frottement de l’articulation, l’efficacité du cylindre, les fluctuations de pression, les réglages de pression déchargé/chargé et le bras de couple de poignée. La comparaison des mesures individuelles avec le modèle permet de localiser les sources de force de fonctionnement supplémentaire.
7.2 Effet de l’erreur de pression sur la sensation de fonctionnement
Pour illustrer l’importance de la précision du réglage de la pression, on suppose que l’écart de réglage de la pression ΔP = 0.02 MPa, les paramètres du vérin sont les mêmes que ci-dessus, et on prend le bras de couple effectif de la poignée L h = 1.6 m, alors l’écart du couple du vérin et la force de fonctionnement supplémentaire causée par l’écart est:
Dans les conditions de l’exemple de travail, un écart de pression de 0.02 MPa correspond à environ 37 N de force de poussée-traction supplémentaire , qui peut être ressentie comme une dérive vers le haut ou une lourdeur. Les données de pression doivent donc être enregistrées en même temps que le retour de l’opérateur.
08 Exemples de données et évaluation
Cette section utilise un exemple de test du prototype d’ingénierie ARK-S01 pour expliquer l’enregistrement et l’évaluation. Le tableau contient des valeurs représentatives après 10 répétitions par condition et constitue des données d’exemple illustrant la méthode . L’état du prototype, l’outillage, l’alimentation en air et les différences entre les opérateurs affectent les résultats; les évaluations de site nécessitent des mesures séparées.
8.1 Essai de force de fonctionnement
| Charge/kg | Rayon/mm | Pression atmosphérique / MPa | Force de démarrage/N | Force à vitesse constante / N | Force de crête/N | Coefficient de variation de la force |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1800 | 0.50 | 21.8 | 11.5 | 27.4 | 0.08 |
| 40 | 1800 | 0.56 | 30.6 | 17.9 | 37.2 | 0.10 |
| 80 | 1800 | 0.61 | 38.4 | 22.6 | 46.1 | 0.12 |
| 80 | 2500 | 0.63 | 47.2 | 28.9 | 57.8 | 0.15 |
Tableau 5 Exemple de données relatives à la force d’actionnement: ARK-S01, outillage G01, opérateur OP- 03; moyen de répétitions 10
Dans l’exemple, les forces de démarrage et à vitesse constante augmentent avec la charge et le rayon, conformément au modèle de couple-équilibre. À un rayon de 2500 mm, le coefficient de variation de la force passe de 0.12 à 0.15, ce qui illustre une réduction de la fluidité du mouvement à une plus grande portée.
8.2 Dérive, rebond et retard de réponse
| Charge/kg | Rayon/mm | Hauteur / mm | 5 s dérive / mm | Rebond maximal / mm | Notation initiale |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1800 | 1000 | 1.4 | 2.1 | Grade A |
| 80 | 1800 | 1000 | 3.3 | 5.2 | Grade A-B |
| 80 | 2500 | 1500 | 6.9 | 9.4 | Grade B |
Tableau 6 Exemple de données de dérive et de rebond: 5 s observation, prototype ARK-S01
L’exemple montre une augmentation de la dérive et du rebond avec la charge et le rayon, en particulier à un grand rayon et à des positions élevées. Évaluez l’amortissement, les limites de vitesse et le freinage, puis refaites le test. Les exemples de délais de réponse d’environ 119–224 ms sont enregistrés comme acceptables dans l’évaluation illustrative. La commutation déchargé/chargé a le retard le plus long et un impact léger, soutenant l’évaluation de la logique de transition de pression.
8.3 Corrélation entre les notes subjectives et les données objectives
| Élément de notation | Condition de référence ( 80 kg, 1800 mm ) | Condition de grand rayon (80 kg, 2500 mm) |
|---|---|---|
| Facilité de démarrage | 4.3 | 3.4 |
| Douceur de mouvement | 4.2 | 3.5 |
| Arrêter la stabilité | 4.4 | 3.3 |
| Qualité des réponses | 4.1 | 3.6 |
| Confort de positionnement | 4.2 | 3.2 |
| Fatigue de fonctionnement | 4.0 | 3.1 |
Tableau 7 Exemple d’évaluation subjective: 5 -échelle de points, opérateur OP- 03
L’exemple à grand rayon a des cotes subjectives plus faibles, ainsi qu’une force de fonctionnement, une dérive et un rebond plus élevés. Les corrélations illustrées sont les suivantes: masse de charge/force de démarrage r≈ 0.97, rayon/force à vitesse constante r≈ 0.95, fluctuation de pression/dérive r≈ 0.88, force de démarrage/facilité de démarrage r≈− 0.93 et inertie/dépassement de l’effeteur final r≈ 0.90. Des relations stables conformes aux mécanismes physiques soutiennent l’accord entre les mesures objectives et les cotes d’opérateur . Ces coefficients illustrent la méthode d’analyse; déterminer les corrélations spécifiques à l’application à partir d’échantillons plus grands et de mesures de site.
8.4 Méthode de classement
| Grade | Description | Directives relatives à l’évaluation |
|---|---|---|
| A | Opération facile, réponse naturelle, arrêt stable | Objectif d’amélioration |
| B | Fonctionnement acceptable; quelques mesures doivent être ajustées | Convient à la manutention générale dans les conditions évaluées |
| C | Le mouvement est possible mais nécessite un effort notable ou montre une dérive | Ajuster et tester à nouveau avant utilisation |
| D | Effort de démarrage prononcé, dérive ou impact | Correct avant la livraison |
Tableau 8 Notes de sensation de fonctionnement proposées: AUREK Critères de recherche, distincts d’une norme de l’industrie
09 Analyse des risques FMEA
La dérive, le rebond, l’impact de commutation de charge et l’actionnement involontaire des boutons affectent à la fois l’expérience de fonctionnement et la sécurité des personnes, de l’équipement et des pièces. Le tableau ci-dessous organise ces risques en utilisant l’analyse des modes de défaillance et des effets (AMDE). La gravité (S), l’occurrence (O), la détection (D) et le numéro de priorité du risque (RPN=S×O×D) sont des valeurs d’exemple de recherche . Les évaluations de projet devraient les ajuster en utilisant les données de défaillance réelles, la fréquence d’utilisation et les tests de prototype.
| Mode de défaillance | Causes potentielles | Effet sur la sensation de maniabilité et la sécurité | S | O | D | IPA | Actions recommandées |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Force de démarrage excessive | Lubrification insuffisante des articulations, contamination des roulements et traînée de freinage | Démarrage difficile ou saccadé et fatigue accrue | 6 | 5 | 4 | 120 | Vérifier la résistance des articulations et optimiser les jeux de lubrification et de freinage |
| Grande variation de force à vitesse constante | Fluctuation de la pression d’alimentation, glissement de la soupape ou frottement du cylindre | Mouvement instable et positionnement instable | 6 | 4 | 5 | 120 | Ajouter des enregistrements de pression et vérifier la qualité de la soupape de réduction de pression et de l’alimentation en air comprimé |
| Dérive vers le haut/vers le bas après l’arrêt | Réglages de pression déchargé/chargé inappropriés | Offset de la pièce et risques pour la sécurité | 8 | 4 | 4 | 128 | Établir des normes de régulation de la pression et ajouter des essais de dérive d’arrêt |
| Rebond excessif lors de l’arrêt | Inertie élevée de l’effecteur final, élasticité insuffisante de l’étranglement ou du bras | Impact de placement ou désalignement d’assemblage | 7 | 4 | 5 | 140 | Optimisez l’étranglement, réduisez l’inertie du luminaire et augmentez la mémoire tampon |
| Délai de réponse excessif | Longs tuyaux, passages de vanne sous-dimensionnés ou alimentation en air insuffisante | Le fonctionnement est retardé et le temps de cycle ralentit | 5 | 5 | 4 | 100 | Optimiser la longueur du tuyau et le dimensionnement des vannes |
| Impact de commutation déchargé/chargé | Différence de pression excessive ou logique de commande inappropriée | Mouvement soudain vers le haut ou vers le bas | 9 | 3 | 4 | 108 | Vérifier la logique de commutation et améliorer la transition de pression |
| Poids propre excessif de l’outillage | Structure d’outillage redondante ou sélection de matériau inappropriée | Manipulation lourde et haute inertie | 6 | 6 | 5 | 180 | Réduire le poids de l’outillage et rapprocher le centre de gravité de la bride |
| Tuyau d’air/d’aspiration | Mauvaise disposition du pipeline | Effort horizontal excessif ou mouvement de retour inégal | 5 | 6 | 3 | 90 | Utilisez des porte-câbles ou des raccords rotatifs et améliorez l’acheminement des tuyaux |
| Position de poignée inappropriée | La hauteur, l’angle ou la portée ne conviennent pas à l’opérateur | Fatigue du poignet et de l’épaule | 5 | 5 | 4 | 100 | Refonte de la position de la poignée selon des critères ergonomiques |
| Actionnement involontaire du bouton | Disposition peu claire des boutons ou protections d’actionnement inadéquates | Mouvement involontaire de l’outillage et risques pour la sécurité | 9 | 2 | 4 | 72 | Déverrouillage à deux boutons, commandes séparées et étiquettes claires |
| Humidité ou contamination dans l’alimentation en air | Filtration et drainage insuffisants | Réponse lente de la valve ou mouvement instable | 6 | 5 | 4 | 120 | Augmenter les inspections du filtre-régulateur et établir un intervalle de vidange des condensats |
| Amortissement insuffisant des articulations | Conception d’amortissement insuffisante et grande inertie | Rotation horizontale et dépassement mal contrôlés | 6 | 4 | 5 | 120 | Ajoutez un amortissement réglable ou optimisez l’harmonisation de l’amortissement |
Tableau 9 Exemple de FMEA de sensation de fonctionnement utilisant AUREK scores d’évaluation
Dans le classement RPN de cet exemple, le poids excessif de l’outillage ( 180 ), le rebond excessif après arrêt ( 140 ) et la dérive après arrêt ( 128 ) reçoivent la priorité dans les contrôles de conception et de mise en service. Enregistrez chaque mode de défaillance, mesure corrective et résultat de retest ensemble pour suivre la résolution. Ce classement s’applique à l’exemple; l’évaluation réelle détermine les priorités du projet.
10 Améliorations de conception et de mise en service
Les mesures de conception et de mise en service peuvent porter sur le système pneumatique, la structure mécanique, l’outillage et l’ergonomie. Le tableau suivant répertorie les vérifications et les critères d’amélioration; les mesures et les réglages spécifiques dépendent des données du prototype et des conditions de fonctionnement du client.
| Zone | Critères d’optimisation |
|---|---|
| Système pneumatique | Régler la plage et la sensibilité du régulateur et calibrer la pression. Dimensionnez le récipient à air et la soupape de contrôle pour amortir les fluctuations de pression. Réduisez les pertes de pression des tuyaux, faites correspondre la capacité des vannes à la demande et assurez un amortissement et des transitions de pression contrôlées lors de la commutation de charge. |
| Structure mécanique | Réduisez le frottement des articulations, contrôlez les jeux et vérifiez le dégagement complet du frein. Améliorez la rigidité du bras et évitez un fonctionnement soutenu dans des positions limitantes. Adaptez l’amortissement aux conditions de grand rayon pour contrôler la dérive et le dépassement. |
| Type d’outillage | Réduire le poids de l’outillage et le décalage du centre de gravité de la bride. Éliminez les surplombs inutiles et améliorez le routage des tuyaux d’air/d’aspiration. Vérifiez les changements de centre de gravité tout au long du retournement et définissez des limites d’amortissement ou de vitesse pour les outils à inertie élevée. |
| Ergonomie | Adaptez la hauteur de la poignée à une position confortable du coude et minimisez la déviation du poignet. Gardez les boutons à portée naturelle et protégez les commandes de déclenchement contre une action involontaire. Adaptez les différences de hauteur des opérateurs aux postes fréquemment utilisés et enregistrez la hauteur, la portée et l’expérience pendant les tests. |
Tableau 10 Critères d’amélioration par zone de conception
Utilisez un enregistrement de test de sensation de fonctionnement cohérent pour le développement de prototypes, la mise en service sur site et l’acceptation par le client, en organisant les données par charge, outillage et conditions. Les dossiers accumulés soutiennent l’examen des pondérations d’évaluation, des seuils de classement et des paramètres de l’AMFE, ainsi que les comparaisons de conception ultérieures et l’évaluation de la cohérence qualité-prix.
11 Conclusions
Les points clés de mise en œuvre pour l’évaluation de la sensation de fonctionnement sont:
( 1 ) La force de fonctionnement, la force de démarrage, la force à vitesse constante, la dérive, le rebond, le retard de réponse, la stabilité sous pression, l’amortissement de l’articulation, l’inertie de l’effecteur final et l’ergonomie forment un ensemble quantifiable de mesures techniques ; les évaluations doivent identifier les conditions de fonctionnement. ( 2 ) Les jauges de force, les capteurs de pression, de déplacement et d’angle, l’acquisition de réponse et les évaluations subjectives forment ensemble le dossier d’évaluation: les tests objectifs identifient la condition et les évaluations subjectiven décrivent l’expérience. ( 3 ) La pression d’équilibrage pneumatique est un contrôle clé . Des pressions de chargement ou de déchargement inappropriées peuvent provoquer un mouvement ascendant, un enfoncement, une force de démarrage accrue ou une dérive. Enregistrez la pression, la charge, le rayon et la force de fonctionnement ensemble pendant la mise en service et l’acceptation.
( 4 ) La conception de l’outillage doit évaluer le poids, le centre de gravité, l’inertie, la résistance du tuyau et le comportement dynamique pendant la rotation, ainsi que la rétention de l’adhérence. ( 5 ) Évaluer ensemble la sensation de fonctionnement et la sécurité , en particulier la dérive, le rebond, l’impact du commutateur de charge et l’actionnement involontaire des boutons. ( 6 ) Conserver des registres cohérents des conditions d’essai, des mesures et des réessais pour faciliter les comparaisons d’équipements et les améliorations ultérieures.
12 Dossiers de test de référence
L’annexe PDF fournit des exemples de registres de sensation de fonctionnement. Copiez-les et adaptez-les au prototype, à l’outillage et aux conditions de fonctionnement évalués.
Utilisez une échelle de notation 1–5, avec 5 comme meilleur score, et définissez des ancrages pour chaque mesure: facilité de démarrage (1 = clairement épuisant / 3 = acceptable / 5 = léger et naturel); fluidité du mouvement (1 = blocage prononcé / 3 = variation occasionnelle / 5 = mouvement continu fluide); stabilité d’arrêt (1 = dérive prononcée / 3 = légère dérive / 5 = arrêt stable); réponse (1 = retard clair / 3 = acceptable/5 = prompt); confort de positionnement (1 = alignement difficile / 3 = réalisable / 5 = positionnement facile); et fatigue (1 = fatigue prononcée / 3 = modérée / 5 = faible fatigue). Les enregistrements d’échantillons complets sont inclus dans le PDF et peuvent être copiés pour créer des enregistrements pour les conditions de fonctionnement pertinentes.
