Passez en revue cinq liens dans la chaîne d'éléments de conception si essentiels au fonctionnement de précision.

Un système de mouvement linéaire n'est aussi fort que les liens les plus compromeurs de sa chaîne d'éléments mécaniques et électromécaniques. Comprendre chaque composant et fonctionnalité (et son impact sur la sortie de conception) améliore les décisions et les chances que la conception finale réponde pleinement aux demandes d'application. Après tout, le contrecoup, la précision et les autres aspects de performances du système peuvent être retracés aux éléments de la conception et de la fabrication de la cire de plomb, de l'écrou anti-backlash, des accouplements, du moteur et de la stratégie de contrôle.

Travailler avec des fournisseurs en mouvement linéaire ayant une expertise dans tous les liens d'un design est le meilleur moyen d'obtenir des performances de conception. En fin de compte, les systèmes de contrôle des mouvements optimisés sont comme une voiture de sport haute performance sera tous ses éléments bien équilibrés… pour lesquels le moteur de bonne taille + la bonne transmission + les pneus droits + grandes caractéristiques de contrôle (telles que les freins antiblockets et le contrôle de traction) = excellent performance.

Considérez quelques exemples de conceptions nécessitant des performances supérieures. Dans certains types d'impression 3D, les résolutions de couche sont poussées aussi bas que 10 µm par couche. Dans les dispositifs médicaux, les unités de distribution doivent produire des médicaments vitaux et contrôler les doses jusqu'aux microlitres. Le même type de précision serré peut être vu dans l'équipement optique et à balayage, l'équipement de transformation des puces et de la plaquette dans l'industrie des semi-conducteurs et dans l'espace d'automatisation en laboratoire.

Seules les conceptions de mouvement linéaire construites avec une approche holistique de la sélection et de l'intégration des composants peuvent satisfaire à ces exigences de performance toujours plus élevées. Souvent, la solution la plus appropriée pour ces versions est une vis et un écrou à moteur avec une architecture de contrôle appropriée. Voyons donc les considérations clés et les caractéristiques de performance pour chaque lien de ce type d'assemblage linéaire.

Lien un: qualité de la vis de plomb et de la noix

Les vis de plomb existent depuis des décennies sous diverses formes avec un éventail de conceptions et de matériaux de noix. Pendant une grande partie de ce temps, les machines utilisées pour fabriquer des parois de plomb ont été ajustées manuellement - limitant la qualité à la capacité de la machine et au niveau de compétence de l'opérateur. Aujourd'hui, la plupart des fabricants utilisent encore ce type d'équipement, mais les processus automatisés modernes font passer la qualité de la cirse au niveau supérieur.

Par exemple, de telles opérations utilisent une amende contrôlée par CNC, un ajustement de biais et des commandes de pression pour le processus de lancement de roulement pour donner les formulaires de filetage à carter de plomb les plus cohérents. La finition de surface de ces parois de plomb est toujours lisse et exempte d'ébrasions de surface qui peuvent se déchirer aux noix de polymère… pour une précision et une durée de vie du système sans précédent.

Dans le même temps, les techniques avancées de métrologie et d'inspection qui tracent la forme et la forme des fils de cire de plomb montrent des résultats en plomb point à point qui sont jusqu'à trois fois mieux que ceux des méthodes manuelles traditionnelles. Qui maintient régulièrement des précisions de plomb à 0,003 pouces /ft sur la longueur d'une vis.

Pour les applications de type transport, déplaçant un point d'objet à point le long d'un axe, la méthode traditionnelle de vérification de la précision du plomb tous les 300 mm ou six pouces est adéquate. Mais pour les applications de précision les plus élevées, la précision de chaque fil d'arbre est pertinente. La déviation par rapport à la géométrie du thread appropriée est connue comme l'ivresse du fil.

De nouveaux équipements de fabrication CNC automatisés, processus et méthodes d'inspection détaillées produisent un contrôle et une qualité plus serrés afin que le point élevé et bas dans un fil individuel montre une précision de sous-rotation considérablement améliorée - en d'autres termes, moins ivre. Cela aide à son tour à maintenir les vis de plomb de la répétabilité de positionnement sur une seule rotation à 1 µm. Il s'agit d'une métrique de performance particulièrement critique dans des applications telles que le traitement des wafers et des puces coûteux pour l'industrie des semi-conducteurs et en dispensant avec précision les médicaments dans une pompe à seringue.

Après le roulement de filetage, les fournisseurs de vis avancés redresser les arbres à vis avec un automatisé pour minimiser les erreurs et le ruissellement qui peuvent provoquer des vibrations, du bruit et une usure prématurée. La rectitude de l'arbre à vis est critique car toute erreur est accentuée lorsqu'elle est assemblée avec le moteur. En revanche, les méthodes traditionnelles (manuelles) de redressement des vis peuvent produire un effet de neige dans la géométrie de l'arbre à vis - sous la forme d'une arc unique ou de plusieurs arches qui se bouchèrent autour de l'axe de l'arbre long. Encore une fois, le redressement et l'inspection automatisés éliminent ces erreurs entraînant des performances de vis stables.

La dernière étape de la production de vis de plomb est l'application d'un revêtement PTFE. Seule une finition lisse cohérente offre une longue durée de vie et des performances du système. L'application incohérente du PTFE (résultant d'un environnement ou d'un équipement de revêtement sous-optimal) peut stimuler les piqûres, les fissures, les bulles, l'écaillage ou la rugosité de surface qui provoquent une usure prématurée dans la durée d'écrou et de la durée de vie de l'assemblage raccourci.

Lien deux: interaction de l'écrou et de la vis

Les écrous anti-backlash traditionnels utilisent une conception multi-pièces qui nécessite un ressort de bobine pour déplacer une collection linéairement le long de l'écrou pour fermer les doigts et contrôler l'ajustement entre la vis et l'écrou.

Les problèmes qui contribuent à la défaillance de ces conceptions sont la force sporadique et variable du ressort, le glissement de bâton de la collègue sur l'écrou et la pression fluctuante à mesure que le matériau de l'écrou le porte. En revanche, un autre écrou conçu pour fournir une force constante comprend une conception simplifiée en deux pièces qui applique une pression aux doigts d'écrou d'une manière radiale qui est la direction nécessaire pour contrôler le dégagement ou le jeu entre l'écrou et la vis.

Considérez la conception conventionnelle du ressort de la bobine et de la collègue pour un écrou de criée de plomb anti-backlash. Ici, un ressort de bobine de force variable génère une force axiale qui est convertie en force radiale par interférence mécanique. La conception repose sur des composants moulés par injection pour appliquer la force également aux doigts. Les tests de référence confirment que la précharge change considérablement au cours des 1 000 premiers cycles.

En revanche, certaines noix de ranniste anti-backlash à force constante offrent des performances de contrecoups qui sont deux à quatre fois meilleures que les conceptions conventionnelles telles que validées par les tests de la FDA du client de l'automatisation de laboratoire. Une conception à ressort à force constante assure un préchargement cohérent sur la durée de vie de l'axe. Matière de noix d'auto-lubrification avec PTFE pour lubrification et efficacité améliorée.

L'un des plus grands avantages des noix de la vis de plomb anti-backlash à force constante est leur capacité à être réglée sur une application avec des ajustements au ressort et à d'autres paramètres. Ce réglage permet l'optimisation de la précharge, du contrecoup, de la force de traînée et du dégagement de course pour répondre aux spécifications requises. Chaque combinaison de vis et d'écrou, ainsi que chaque moteur complet et à vis, peuvent être testées pour chacune de ces caractéristiques de performance pendant la validation et l'inspection finale.

Lien trois: connexion couplée ou directe à la conduite

Le lien suivant dans la chaîne est la façon dont la vis se fixe au moteur. Il existe trois façons de base que cela puisse être accompli.

Le premier est la méthode la plus traditionnelle où un coupleur est introduit dans l'assemblage comme composant entre la vis et un moteur construit avec un puits de podle étendu, cette conception nécessite plus d'espace pour la longueur du coupleur et de tout boîtier de fixation associé, et il également peut créer des problèmes d'alignement. En raison de l'augmentation du nombre de composants, il est plus difficile de tout garder sur la ligne centrale. Si un ou plusieurs des composants sont hors du rond ou de l'alignement, le résultat peut être un effet de type CAM qui affecte considérablement les performances et la durée de vie du système.

La deuxième méthode insère la vis dans un alésage effilé pour le fixer mécaniquement en place (à l'arrière) avec un boulon. Un tel assemblage est courant sur les moteurs qui nécessitera une maintenance fréquente - et une méthode rapide pour le démontage et le réassemblage. L'inconvénient est que l'alignement est difficile à maintenir et peut stimuler un effet de neige qui amplifie les inexactitudes sur la longueur de la vis. De plus, cette oscillation en neige dans la vis crée des points d'usure qui peuvent stimuler le besoin de maintenance et de défaillance prématurée du système.

La troisième méthode est un ajustement direct de la vis sur un arbre creux à l'intérieur du moteur et fixant la vis avec une soudure laser à l'arrière du moteur. Cette méthode garantit l'engagement maximal dans l'ajustement de la vis avec le moteur, ce qui entraîne l'alignement la plus élevée possible. Dans certains cas, la soudure peut être remplacée par un adhésif industriel qui crée une liaison permanente entre la vis et le moteur. Cette méthode d'assemblage fournit également le niveau de précision le plus élevé en fournissant le moins de ruissellement dans la vis, ce qui entraîne une durée de vie prolongée et de minimiser le besoin de maintenance.

L'optimisation de l'alignement de cire de plomb, de noix et de couplage étend la durée de vie de l'ensemble du système. En tant que référence pour la comparaison avec d'autres éléments du système, les tests dans une variété d'orientations avec diverses leads et avec une gamme de charges et de vitesses. Les résultats ont montré la durée de vie des voyages dépassant la durée de vie standard de L10.

En d'autres termes, les configurations traditionnelles du moteur et de la crampon incluent plusieurs composants qui nécessitent un assemblage et sont difficiles à aligner. Ils introduisent le jeu et la pile de tolérance qui dégradent la précision et augmentent le potentiel d'échec. Un nombre élevé de composants permet également un coût d'assemblage global plus élevé. Mais les configurations d'actionneur linéaire hybride intégrées incluent une vis de plomb alignée et fixée directement avec le moteur - pour moins de composants. Cela permet une plus grande rigidité, précision et fiabilité… ainsi qu'une valeur de conception globale.

Lien quatre: sélection du type de moteur et de la conception

Les actionneurs linéaires sont livrés avec un choix d'options motrices, les choix de moteur les plus courants étant un stepper en boucle ouverte, une version en boucle fermée en utilisant un contrôle monté sur planche ou un stepper intelligent industriel, et enfin un moteur DC (BLDC) sans balais (BLDC). Chacun a sa propre proposition de performances ou ses vitesses et ses capacités de chargement, et chacune est également livrée avec son propre ensemble de avantages et d'inconvénients autour du coût, de l'intégration, du contrôle, et plus encore que nous couvrons plus tard.

Le plus grand impact sur les performances de mouvement linéaire d'un moteur nécessite un aperçu sous le capot à la conception interne du moteur. Les moteurs à usage général typiques utilisent une rondelle ondulée pour maintenir les roulements et l'assemblage en place. Ceci est généralement adéquat pour les applications rotatives et peut souvent être appliquée à la linéaire. Cependant, les rondelles ondulées prévoient une quantité de conformité dans le moteur qui peut stimuler de petites quantités de jeu axial ou linéaire qui se traduisent par des inexactitudes de position linéaire.

Pour atténuer cela, un ou deux éléments peuvent être modifiés dans la conception. Des roulements plus grands peuvent être insérés pour augmenter la capacité de charge de poussée de l'assemblage, et un écrou de clé peut être ajouté et ajusté à une spécification de couple prédéterminée pour retirer le jeu du système.

Lien cinq: choix des options de contrôle

Le dernier lien qui rassemble tous les éléments est de savoir comment le mouvement linéaire physique doit être dirigé et contrôlé. Traditionnellement, cela nécessiterait plusieurs pièces distinctes, y compris un amplificateur et un contrôleur. Chacun aurait besoin d'une armoire et du matériel, du câblage, de l'encodeur et des capteurs associés pour les commentaires. Ces configurations peuvent devenir compliquées et lourdes à installer, à dépanner et à fonctionner.

L'émergence de solutions de moteur intelligente standard a servi à simplifier le câblage et à réduire le nombre de connecteurs et de capteurs associés à gagner des performances et un contrôle de type de service. Cela offre des économies de coûts grâce à un nombre de composants plus bas ainsi qu'à moins de temps et de main-d'œuvre associés à l'installation. Ces moteurs se présentent également dans des forfaits industrialisés pré-assemblés qui scellent et protègent la planche et contrôlent les abus ou la contamination par les notes à IP65 ou IP67.

Lorsqu'une application nécessite des fonctionnalités personnalisées spécifiques, a minimisé les considérations d'espace et de taille, ou un faible coût est un pilote critique, un contrôle de carte monté sur le moteur IP20 non encapsulé personnalisé est une option utile. Cela est particulièrement vrai pour les applications à grand volume placées dans des boîtiers ou des équipements stylisés. Ces actionneurs confèrent aux avantages des moteurs intelligents (généralement à des économies de coûts substantielles) et le contrôle est juste au moteur pour une communication plus facile et plus rapide avec le maître ou le PLC.