Aujourd’hui, les étapes de positionnement peuvent satisfaire des exigences de rendement spécifiques et exigeantes. En effet, l'intégration personnalisée et la programmation de mouvement la plus récente permettent désormais aux scènes d'obtenir une précision et une synchronisation incroyables. De plus, les progrès dans le domaine des pièces mécaniques et des moteurs aident les équipementiers à planifier une meilleure intégration des étapes de positionnement multi-axes.

Avancées mécaniques pour les scènes

Considérez comment les constructions de scènes traditionnelles combinent des axes linéaires dans des combinaisons d'actionneurs XYZ. Dans certains cas (mais pas tous), de telles conceptions cinématiques en série peuvent être volumineuses et présenter des erreurs de positionnement accumulées. En revanche, les configurations intégrées (qu'elles soient dans le même format d'étage cartésien ou dans d'autres arrangements tels que les hexapodes et les plates-formes Stewart) produisent un mouvement plus précis dicté par des algorithmes de contrôleur sans accumulation d'erreurs de mouvement.

Les étages à vis conventionnels (avec un moteur et un engrenage à une extrémité de l'étage) sont faciles à mettre en œuvre lorsque la charge utile n'a pas besoin de sa propre alimentation et que la longueur totale n'est pas un problème. Sinon, l'engrenage peut pénétrer à l'intérieur de la platine à la fin de la course du moteur, de sorte que seule la longueur du moteur s'ajoute à l'empreinte globale de la platine de positionnement.

Si nécessaire, les configurations cartésiennes peuvent également minimiser les erreurs lorsqu'elles sont pré-intégrées avec des composants spécialisés (moteurs linéaires, par exemple). Celles-ci font actuellement de grands progrès dans les machines de production pour l’emballage à grande vitesse.

Certains de ces sous-composants se présentent même sous des formes qui remettent en question les notions traditionnelles sur la morphologie des scènes. Les sections incurvées du moteur linéaire permettent des boucles ovales complètes de transmission de puissance. Ici, les roues de guidage maintiennent l'élément mobile à des distances précises des aimants pour une translation de force optimale. Des matériaux de roue et des conceptions de roulements spéciaux sont nécessaires pour les taux d'accélération élevés - des systèmes de mouvement impossibles il y a seulement quelques années.

Sur les étages de positionnement plus petits, des dispositifs de rétroaction plus précis, des moteurs et entraînements efficaces et des roulements plus performants améliorent les performances, en particulier dans les étages de nanopositionnement avec des moteurs à entraînement direct intégrés, par exemple.

Ailleurs, des versions personnalisées de composants rotatifs à linéaires traditionnels permettent de réduire les coûts. Les applications grand format peuvent assembler les étages de servo-courroies sans limitation de longueur, selon Mike Everman, directeur et directeur de la technologie chez Bell Everman. Alimenter des étages à course aussi longue avec des moteurs linéaires peut s'avérer trop coûteux, et les alimenter avec des vis ou des courroies conventionnelles peut s'avérer difficile.

Il y a une mise en garde lors du choix entre des produits de mouvement personnalisés ou commerciaux disponibles sur étagère (COTS).

Lorsque vous décidez entre une solution personnalisée ou une conception prête à l'emploi, cela dépend vraiment des exigences de l'application. Si une solution prête à l’emploi est disponible et répond à toutes les exigences de l’application, c’est le choix évident. En règle générale, les configurations personnalisées sont plus coûteuses mais sont exactement adaptées à l'application concernée.

Avancées dans l’électronique des platines de positionnement

L'électronique dotée d'un retour à faible bruit et de meilleurs amplificateurs de puissance contribue à améliorer les performances de l'étape de positionnement, et les algorithmes de contrôle améliorent la précision et le débit du positionnement. En bref, les commandes offrent aux ingénieurs plus d'options que jamais pour la mise en réseau et la correction du mouvement des axes de l'étage de positionnement.

Considérez que les intégrateurs de lignes de conditionnement d'aujourd'hui n'ont pas le temps de créer des fonctions multi-axes à partir de zéro. Ces ingénieurs veulent simplement des robots qui communiquent et permettent un flux de produits simple via une série de postes de travail, selon Everman. Dans un nombre croissant de cas, la réponse réside dans des contrôles spécialisés, en partie parce que les contrôles sont bien plus économiques qu’ils ne l’étaient il y a dix ans.

Les applications stimulent l’innovation au stade du positionnement

Plusieurs secteurs – semi-conducteurs et électronique, médical, aérospatial et défense, automobile et fabrication de machines – stimulent les changements dans les étapes et les portiques d'aujourd'hui.

Toutes ces industries sont à l’origine du changement d’une manière ou d’une autre. Dans le domaine des mouvements de haute précision, nous sommes dirigés par des industries qui tentent de pousser les rendements et les précisions à des niveaux inaccessibles il y a quelques années à peine. Nous sommes conscients qu’une solution unique ne convient jamais à tous et convient rarement à la plupart.

Bien que les fabricants proposent des conceptions personnalisées à tous les secteurs, ce sont les secteurs de haute technologie (comme le médical, les semi-conducteurs et le stockage de données) qui poussent à des étapes plus spécialisées. Il s’agit principalement de clients recherchant un avantage concurrentiel.

D’autres voient les choses un peu différemment. Il existe un besoin croissant de petits composants de mouvement de haute précision pour les applications dans la recherche avancée, les sciences de la vie et la physique. Cependant, il constate que ces industries s'éloignent des étapes personnalisées vers des produits standardisés plus facilement disponibles. Les platines de mouvement de haute précision à faible encombrement, telles que la série Miniature Precision (MP), sont désormais disponibles chez Bishop-Wisecarver pour les applications scientifiques exigeantes.

L’évolution de l’industrie à grande échelle vers la miniaturisation a certainement conduit certaines conceptions de positionnement vers la personnalisation. Le marché de l’électronique grand public est un moteur de miniaturisation, notamment en ce qui concerne les emballages sous forme de téléphones et de téléviseurs plus fins, par exemple. Cependant, ces appareils physiquement plus petits s'accompagnent de performances accrues, telles qu'un stockage plus important et des processeurs plus rapides. Obtenir de meilleures performances ici nécessite des étapes d’automatisation plus rapides et plus précises.

Cependant, les exigences en matière d'emballage des appareils et de couplage optique sont bien inférieures au micromètre. Associer ces tolérances aux exigences de débit de la production en volume crée un défi d'automatisation difficile. Dans bon nombre de ces cas, la ou les étapes (ou, plus important encore, la solution d'automatisation complète) doivent être personnalisées pour répondre exactement aux besoins du client final.

L'IoT fait des percées dans les configurations d'étape de positionnement. Dans le monde connecté d’aujourd’hui, les consommateurs s’attendent à ce que les produits se connectent et fonctionnent ensemble. Il ne fait aucun doute que l’IoT atteindra tous les niveaux de contrôle de mouvement et d’automatisation industrielle. Nos produits sont bien équipés pour prendre en charge une usine connectée. Que cette interconnectivité se fasse via un API, un bus de terrain, sans fil, Ethernet ou via des E/S analogiques-numériques de variateur, nos variateurs et contrôleurs offrent des solutions pour la connectivité en usine. Des développements futurs sont en cours pour améliorer encore cette connectivité.

À mesure que nous progressons collectivement vers une usine connectée dotée de niveaux d’automatisation plus élevés, le besoin de surveiller avec précision l’état des machines va croître. Un retour d’informations fiable et basé sur les données sur l’état de la machine a le potentiel d’éliminer les pannes imprévues de la machine.

Les capacités de l’IoT sont déjà utilisées dans les tâches de fabrication de semi-conducteurs et d’automatisation qui traitent des pièces coûteuses.

Des capteurs intégrés dans les roulements et les guides linéaires surveilleront les changements de températures de fonctionnement et les vibrations supplémentaires, qui sont tous deux des indicateurs avancés de défaillance des roulements. En surveillant ces paramètres, au niveau du roulement lui-même, des actions correctives peuvent être déclenchées avant la panne.