Les systèmes de positionnement actuels répondent à des exigences de production spécifiques et élevées. En effet, l'intégration personnalisée et les dernières avancées en matière de programmation de mouvement permettent d'atteindre une précision et une synchronisation exceptionnelles. De plus, les progrès réalisés dans le domaine des composants mécaniques et des moteurs aident les équipementiers à optimiser l'intégration des systèmes de positionnement multiaxes.

progrès mécaniques pour les étapes

Considérons comment les platines traditionnelles combinent des axes linéaires en actionneurs XYZ. Dans certains cas (mais pas tous), ces conceptions cinématiques en série peuvent être encombrantes et présenter des erreurs de positionnement cumulatives. À l'inverse, les systèmes intégrés (qu'ils adoptent le format d'une platine cartésienne ou d'autres configurations comme les hexapodes et les plateformes Stewart) produisent un mouvement plus précis, piloté par des algorithmes de contrôle, sans accumulation d'erreurs.

Les platines à vis classiques (avec moteur et engrenage à une extrémité) sont faciles à mettre en œuvre lorsque la charge utile ne nécessite pas d'alimentation propre et que la longueur totale n'est pas un problème. Dans le cas contraire, l'engrenage peut être intégré à la platine, côté moteur, de sorte que seule la longueur du moteur influe sur l'encombrement total de la platine de positionnement.

Au besoin, les systèmes cartésiens permettent également de minimiser les erreurs grâce à l'intégration préalable de composants spécifiques, tels que des moteurs linéaires. Ces derniers sont actuellement largement utilisés dans les machines de production pour le conditionnement à grande vitesse.

Certains de ces sous-composants adoptent des formes qui remettent en question les conceptions traditionnelles de la morphologie scénique. Des sections de moteur linéaire incurvées permettent de réaliser des boucles de transmission de puissance parfaitement ovales. Dans ce cas, des galets de guidage maintiennent l'élément mobile à une distance précise des aimants pour une transmission de force optimale. Des matériaux de galets et des conceptions de roulements spécifiques sont nécessaires pour atteindre les taux d'accélération élevés — des systèmes de mouvement impossibles il y a encore quelques années.

Sur les plateformes de positionnement plus petites, des dispositifs de retour d'information plus précis, des moteurs et des entraînements efficaces, ainsi que des roulements plus performants améliorent les performances, notamment dans les plateformes de nanopositionnement avec moteurs à entraînement direct intégrés, par exemple.

Par ailleurs, des versions personnalisées de composants rotatifs-linéaires traditionnels permettent de réduire les coûts. Selon Mike Everman, directeur et responsable technique chez Bell Everman, les applications grand format permettent d'assembler des étages à servocourroie sans limitation de longueur. L'alimentation de tels étages à longue course par des moteurs linéaires peut s'avérer trop onéreuse, et leur alimentation par vis ou courroies conventionnelles peut présenter des difficultés.

Il y a toutefois une mise en garde à formuler lorsqu'il s'agit de choisir entre des produits de mouvement personnalisés ou des produits commerciaux sur étagère (COTS).

Le choix entre une solution sur mesure et une solution standard dépend essentiellement des exigences de l'application. Si une solution standard est disponible et répond à toutes les exigences, c'est le choix évident. En général, les solutions personnalisées sont plus coûteuses, mais parfaitement adaptées à l'application concernée.

Progrès dans l'électronique des platines de positionnement

L'électronique, grâce à un faible bruit de rétroaction et à des amplificateurs de puissance plus performants, contribue à améliorer les performances de la platine de positionnement, tandis que les algorithmes de contrôle optimisent la précision et le débit. En bref, les systèmes de contrôle offrent aux ingénieurs un choix plus vaste que jamais pour la mise en réseau et la correction des mouvements des axes de la platine de positionnement.

Les intégrateurs de lignes de conditionnement actuelles n'ont plus le temps de développer des fonctions multi-axes de A à Z. Selon Everman, ces ingénieurs recherchent simplement des robots capables de communiquer et un flux de produits simple à travers une série de postes de travail. De plus en plus souvent, la solution réside dans des systèmes de contrôle dédiés, notamment parce qu'ils sont bien plus économiques qu'il y a dix ans.

Les applications stimulent l'innovation en phase de positionnement

Plusieurs secteurs industriels — semi-conducteurs et électronique, médical, aérospatial et défense, automobile et fabrication de machines — sont à l'origine de changements dans les plateformes et les portiques actuels.

Tous ces secteurs contribuent, d'une manière ou d'une autre, à l'évolution des choses. Dans le domaine des systèmes de haute précision, nous sommes poussés par des industries qui cherchent à atteindre des niveaux de rendement et de précision inatteignables il y a encore quelques années. Nous savons bien qu'il n'existe pas de solution universelle, et encore moins une solution adaptée à la majorité des utilisateurs.

Bien que les fabricants proposent des solutions sur mesure à tous les secteurs, ce sont les industries de haute technologie (comme le médical, les semi-conducteurs et le stockage de données) qui privilégient les étapes de développement plus spécialisées. Cette demande est principalement motivée par la recherche d'un avantage concurrentiel.

D'autres ont une vision légèrement différente. Le besoin en composants de mouvement compacts et de haute précision est croissant pour les applications en recherche avancée, en sciences de la vie et en physique. Cependant, il constate que ces secteurs délaissent les platines sur mesure au profit de produits standardisés, plus facilement disponibles. Des platines de mouvement compactes et de haute précision, telles que la série Miniature Precision (MP), sont désormais proposées par Bishop-Wisecarver pour les applications scientifiques exigeantes.

La miniaturisation à grande échelle des produits industriels a indéniablement orienté la conception, dès la phase de positionnement, vers la personnalisation. Le marché de l'électronique grand public est un moteur de cette miniaturisation, notamment en ce qui concerne le conditionnement, avec des téléphones et des téléviseurs plus fins, par exemple. Cependant, ces appareils plus petits offrent des performances accrues, comme une capacité de stockage plus importante et des processeurs plus rapides. Pour obtenir de meilleures performances, il est nécessaire d'automatiser les étapes de production de manière plus rapide et plus précise.

Cependant, les exigences en matière de conditionnement et de couplage optique sont bien inférieures au micromètre. Concilier ces tolérances avec les impératifs de cadence de production en grande série représente un défi d'automatisation de taille. Dans de nombreux cas, la ou les étapes de production – voire, plus important encore, la solution d'automatisation complète – doivent être conçues sur mesure pour répondre précisément aux besoins du client final.

L'Internet des objets (IoT) s'impose progressivement dans les systèmes de positionnement. Dans un monde connecté comme le nôtre, les consommateurs attendent des produits qu'ils se connectent et interagissent. L'IoT touchera sans aucun doute tous les niveaux de la commande de mouvement et de l'automatisation industrielle. Nos produits sont parfaitement adaptés à une usine connectée. Que cette interconnexion se fasse via un automate programmable, un bus de terrain, sans fil, Ethernet ou des E/S analogiques-numériques, nos variateurs et contrôleurs offrent des solutions de connectivité pour les usines. Des développements futurs sont en cours pour renforcer encore cette connectivité.

À mesure que nous progressons collectivement vers l'usine connectée et plus automatisée, le besoin de surveiller précisément l'état des machines s'accroît. Un retour d'information fiable et basé sur les données concernant l'état des machines peut permettre d'éliminer les pannes imprévues.

Les capacités de l'Internet des objets sont déjà utilisées dans la fabrication de semi-conducteurs et les tâches d'automatisation qui traitent des pièces coûteuses.

Des capteurs intégrés aux paliers et guides linéaires surveillent les variations de température de fonctionnement et les vibrations supplémentaires, deux indicateurs précoces de défaillance. La surveillance de ces paramètres directement au niveau du palier permet de déclencher des actions correctives avant toute panne.