Les systèmes de contrôle de mouvement qui consomment moins d'énergie et peuvent être alimentés par des ressources renouvelables sont la clé des équipements économes en énergie et font partie d'une stratégie d'entreprise durable.

Transformation numérique

Les fabricants d'aujourd'hui interagissent avec l'automatisation numérique et les interfaces utilisateur détaillées dans leur vie quotidienne et attendent les mêmes capacités numériques de la part des systèmes industriels. À mesure que les entreprises transforment numériquement leurs opérations, elles constatent des avantages réels et fiables.

Les capteurs intégrés aux appareils suivent en permanence la température, la position, la charge et l'usure en temps réel. La surveillance, la configuration et les diagnostics automatiques ainsi que les données de processus collectées présentées dans des tableaux de bord donnent aux opérateurs les informations dont ils ont besoin pour prendre des décisions sûres et éclairées. Les systèmes de contrôle de mouvement connectés permettent aux opérateurs d'analyser les performances de production, la consommation d'énergie et la fiabilité.

L'accès à ces informations via des tableaux de bord permet aux fabricants de mieux contrôler et d'améliorer continuellement leurs opérations et, à terme, leur production.

Concurrence sur le marché

Entre pénurie de main-d'œuvre et problèmes de chaîne d'approvisionnement, il n'a jamais été aussi difficile pour les entreprises de conserver un avantage concurrentiel. De plus, la transformation numérique de la fabrication industrielle et les technologies de pointe qui la sous-tendent ont permis aux entreprises qui y investissent d’optimiser considérablement leurs opérations.

Il est plus que jamais nécessaire de rester agile pour répondre aux besoins changeants du marché et de répondre de manière fiable à la demande des clients afin de rester à la pointe du marché. Les fabricants doivent minimiser les temps d'arrêt des machines et maximiser la production, et l'intégration de solutions d'automatisation hybrides connectées peut contribuer à améliorer la fiabilité et la disponibilité des machines.

Pour optimiser la consommation d'énergie, améliorer les opérations et garder une longueur d'avance dans leur secteur, les entreprises recherchent un package complet de contrôle de mouvement. Les principaux fournisseurs de technologies l’ont bien compris et ont développé une gamme de solutions avancées et intégrées combinant des servomoteurs, des moteurs et des actionneurs électriques, ainsi que des composants pneumatiques.

Les équipementiers ont une opportunité significative d'incorporer des systèmes d'automatisation hybrides dans des conceptions de machines qui s'alignent mieux et répondent mieux aux besoins et préoccupations les plus importants de leurs clients.

Automatisation et conception de machines contemporaines

Les entreprises parviennent notamment à surmonter les difficultés et à augmenter leur production en intégrant des machines plus petites et plus sophistiquées dans leurs lignes de production. Des empreintes plus petites permettent à davantage de machines de s'intégrer dans le même espace de production, et une technologie avancée de contrôle de mouvement peut permettre d'automatiser des tâches de plus grande précision, de l'assemblage à l'inspection finale du produit.

Les fabricants recherchent également une technologie de contrôle de mouvement offrant : une meilleure précision pour éviter le gaspillage ; des temps de cycle plus courts pour augmenter la production ; et une plus grande flexibilité de position pour permettre aux opérateurs de modifier les programmes de la machine en appuyant simplement sur un bouton. L’utilisation de machines dotées de ces caractéristiques peut entraîner une production plus élevée en moins de temps, améliorer la durabilité et réduire les coûts.

Comment sélectionner un contrôle de mouvement pneumatique, électrique ou hybride

Il existe de nombreuses offres de contrôle de mouvement disponibles, et il peut être déroutant de savoir comment choisir parmi elles. Quand les équipementiers utilisent-ils l’électrique, quand utilisent-ils le pneumatique et quand utilisent-ils les deux ?

De nombreux facteurs et préoccupations doivent être pris en compte lors de la sélection de solutions de mouvement :

1. Répondent-ils aux exigences de performance, de flexibilité et de précision de l’application ?
2. Quels sont les coûts d’exploitation initiaux et de maintenance continue ?
3. Comment affectent-ils l’efficacité énergétique de la machine ?
4. Comment les produits Motion s'intégreront-ils à d'autres appareils ?
5. Peuvent-ils collecter des données et analyser l’état de l’appareil ?
6. Vont-ils rendre plus facile et plus rapide la conception d’une machine ?
7. Quelle est la courbe d’apprentissage des nouvelles technologies ?

Les commandes de mouvement pneumatique et électrique présentent chacune des avantages distincts, en fonction des besoins d'une application, et une application peut bénéficier de l'un ou des deux. Pour certaines applications, il est très clair quelle est la meilleure solution. Pour un mécanisme simple permettant de pousser les boîtes hors d’un convoyeur, un vérin pneumatique est le plus logique. Cependant, si ces cartons doivent être triés sur différentes lignes ou positions sur le convoyeur, un actionneur électrique multi-positions est nécessaire.

Dans les applications plus complexes, le choix peut s’avérer flou. C’est un signe que les applications peuvent tirer le plus grand bénéfice de l’utilisation des deux. Les cylindres électromécaniques peuvent utiliser de l'air comprimé via un connecteur pneumatique pour sceller l'air dans les applications de remplissage. Dans les systèmes d'assemblage, un système multi-axes linéaire électrique peut utiliser une pince pneumatique. Et un axe linéaire électrique fonctionnant dans une direction verticale peut utiliser un vérin pneumatique pour compenser le poids.

L'automatisation multitechnologique permet aux équipementiers d'exploiter les atouts complémentaires des technologies de contrôle de mouvement pneumatique et électrique dans la même application et d'en faire profiter leurs clients.

Examinons les points forts de chaque technologie pour mieux comprendre comment elles peuvent fonctionner ensemble :

Contrôle de mouvement pneumatique

Le mouvement pneumatique est obtenu en utilisant un gaz comprimé pour agir physiquement sur un mécanisme afin de produire le mouvement requis. Il a été prouvé que les solutions pneumatiques offrent un fonctionnement robuste en termes de matériel, de conception et d'installation, et il y a généralement moins de composants à changer ou à remplacer lors de la mise à niveau d'un système pneumatique par rapport à un système servo.

L’exemple le plus connu de contrôle de mouvement pneumatique est un cylindre avec piston interne, qui produit un mouvement linéaire. C’est peut-être la raison pour laquelle la pneumatique est souvent considérée comme une technologie de mouvement discret, uniquement efficace pour déployer ou rétracter complètement un mécanisme.

Cependant, l’innovation continue menée par les fournisseurs de technologies de contrôle de mouvement a élargi ce qui est possible. Par exemple, un mouvement de rotation continu peut être obtenu à l'aide d'actionneurs quart de tour.

Des capteurs et des contrôles de débit sont également disponibles pour surveiller et optimiser le fonctionnement, tandis que le contrôle de la pression différentielle permet à l'équipement d'obtenir un positionnement pneumatique continu. À l’aide d’électrovannes électropneumatiques marche/arrêt ou de vannes de positionnement modulantes relativement petites, une pression contrôlée est appliquée contre une contre-pression constante.

Les opérateurs peuvent contrôler la position manuellement à l'aide de boutons et de commutateurs ou automatiquement à l'aide d'un automate programmable (PLC) ou d'un contrôleur de boucle.

Contrôle de mouvement électrique

Les actionneurs électriques combinés à des servomoteurs sont connus pour leur vitesse élevée, leur précision et leur efficacité et réalisent un mouvement en convertissant l'électricité en mouvement de rotation ou linéaire. Ces systèmes en boucle fermée incluent généralement des composants plus complexes, tels qu'un contrôleur de mouvement, un servomoteur, un moteur et un capteur de rétroaction, ainsi que des pratiques de conception que les solutions de mouvement pneumatiques.

Chaque servomoteur est associé à un entraînement qui suit les signaux commandés qui fournissent la fonction souhaitée et peuvent fournir un positionnement précis, des vitesses angulaires précises et des profils d'accélération variables. Avec une telle gamme, les systèmes d'asservissement peuvent fournir un contrôle de mouvement de position pour diverses applications, depuis un bras de robot jusqu'aux convoyeurs à rotation continue.

Étant donné que les servomoteurs et les contrôleurs sont des dispositifs à microprocesseur, ils disposent d'un niveau élevé et inné de fonctionnalités embarquées et peuvent directement offrir des fonctionnalités de diagnostic et d'enregistrement de données locales et à distance pour les tableaux de bord.

La connexion d'automates programmables et d'autres contrôleurs aux systèmes de servomoteurs peut aider les constructeurs OEM à réaliser un contrôle de mouvement et une synchronisation encore plus avancés. Les fonctions spécialisées incluent un positionnement très précis avec une répétabilité submicronique, une came électronique et un engrenage électronique et peuvent bénéficier aux applications les plus complexes, telles que l'usinage, la robotique et les équipements de fabrication.

Par exemple, une ligne de conditionnement peut passer de disques à came mécaniques à un système de servomoteur avec disques à came électriques. Alors que le changement de format à l'aide de disques mécaniques est complexe, prend du temps et est sujet à des erreurs, la conversion machine à l'aide de disques à cames électriques s'effectue par simple pression sur un bouton. Cela permet de gagner du temps, d'améliorer la précision, de minimiser les rebuts et de réduire les coûts.

Contrôle de mouvement hybride

Un système d'automatisation hybride électropneumatique peut aider les fabricants à appliquer les technologies appropriées pour chaque fonction spécifique. Lorsque la durabilité, la flexibilité de positionnement, la précision, la stabilité, le fonctionnement silencieux, la connectivité et la surveillance comptent le plus, le mouvement électrique présente de grands avantages. Lorsque les applications sont limitées en espace, exigent un fonctionnement robuste ou nécessitent une conception, une installation et une mise en service rapides, la commande de mouvement pneumatique est le meilleur choix.

Les lignes de production de la plupart des installations de fabrication comprennent différents types d'équipements OEM, les produits se déplaçant entre les machines le long de convoyeurs de transport et d'accumulation. Ces lignes offrent de nombreuses possibilités d'intégrer le mouvement linéaire pneumatique et électrique.

Par exemple, une ligne de production typique d'emballages de boissons comprend les fonctions suivantes : bouteilles d'étirage-soufflage, remplir et boucher les bouteilles, transporter et accumuler, étiqueter les bouteilles, inspecter le remplissage et l'étiquetage, emballer les bouteilles dans des caisses et palettiser et emballer les caisses. L'étirage-soufflage, le pliage des boîtes et l'application de colle bénéficient tous du mouvement pneumatique, tandis que le transport et le positionnement des bouteilles dans les équipements de remplissage et d'étiquetage bénéficient du mouvement servo.

Les convoyeurs de transport simples et les systèmes de palettisation bénéficient des deux formes de mouvement : les convoyeurs peuvent être entraînés par des moteurs électriques, et les arrêts et portes de produits peuvent fonctionner à l'aide d'un actionnement pneumatique. La manipulation des caisses en vrac peut être réalisée avec des moyens pneumatiques, tandis que l'interpolation et les ajustements précis de la position peuvent être contrôlés à l'aide d'un servomoteur.

Avantages des systèmes d'automatisation hybrides

Les principaux fournisseurs de technologies de contrôle de mouvement proposent désormais des solutions intégrées et complètes comprenant un contrôle de mouvement électrique, pneumatique ou hybride. Ces solutions complètes comprennent des dispositifs intelligents au niveau du terrain, un contrôle de mouvement, un contrôle de machine et des analyses.

Les options pneumatiques impliquent un vérin pneumatique, un système de vannes, un contrôleur, des analyses et un tableau de bord via une passerelle, tandis que les options électriques incluent un actionneur linéaire électrique, un servomoteur et un entraînement, un contrôleur et un tableau de bord via une passerelle. Bien que les deux technologies proposent des tableaux de bord, les données sont disponibles directement depuis le servomoteur et les systèmes pneumatiques nécessitent l'ajout de capteurs.

Des solutions complètes et intégrées comme celle-ci présentent de nombreux avantages tant pour les constructeurs OEM que pour leurs clients. Puisqu'ils sont déjà conçus et assemblés, les systèmes d'automatisation hybrides peuvent rationaliser l'approvisionnement, le développement et la mise en service. Sinon, les constructeurs OEM doivent se procurer les composants séparément, les assortir et les concevoir eux-mêmes. Non seulement cela prend plus de temps et ajoute de la complexité à la chaîne d’approvisionnement, mais cela peut également entraîner des problèmes de dimensionnement.

Les systèmes d'automatisation hybrides offrent également une flexibilité qui permet aux équipementiers de concevoir des machines capables de produire une gamme de types de produits, de minimiser les temps de changement et de répondre aux exigences changeantes au fil du temps. Alors que de nombreuses entreprises sont confrontées à une pression constante pour augmenter leur débit tout en réduisant leurs coûts d'exploitation, cela peut raccourcir les cycles de production, augmenter l'utilisation des machines et prolonger la durée de vie des équipements.

Grâce à la reconfiguration électronique du contrôle de mouvement, les opérateurs peuvent modifier les profils de mouvement à la volée, et certains systèmes offrent une conception évolutive et sont équipés de fonctionnalités qui peuvent être mises en œuvre dès maintenant ou dans les générations futures de machines. Pour offrir aux clients le plus haut niveau de flexibilité, recherchez des systèmes dotés d'actionneurs électriques extrêmement polyvalents qui couvrent un large éventail d'exigences d'application.

En plus de rester compétitifs, les systèmes d’automatisation hybrides peuvent améliorer la durabilité des fabricants. Ces systèmes peuvent offrir une meilleure efficacité des machines et réduire les rebuts, ce qui réduit la consommation de ressources et les coûts. L'efficacité énergétique peut permettre de mieux atteindre les objectifs de durabilité, tandis que les économies de coûts peuvent réduire le coût total de possession. Pour une plus grande répétabilité et uniformité, il est important de rechercher un système à mouvement linéaire électrique offrant les plus hauts niveaux de fiabilité et de précision.

Plus de flexibilité, d'efficacité et de performances

Les constructeurs OEM peuvent déterminer si un système d'automatisation hybride bénéficiera à une application en évaluant les facteurs clés de l'application, notamment :

1. consommation d'énergie,
2. les coûts opérationnels,
3. flexibilité de position,
4. précision,
5. vibrations et bruit,
6. CAP-EX,
7. connectivité,
8. taille,
9. installation et
10. temps de mise en service et durabilité.

Pour sélectionner les solutions les plus appropriées qui permettent d'obtenir les résultats souhaités, il est essentiel de travailler avec un partenaire expert en contrôle de mouvement et en transformation numérique disposant d'un portefeuille complet de technologies et d'options de dimensionnement. Un partenaire comme celui-ci peut aider les OEM à mettre en place des solutions et à offrir une assistance à long terme.

Avec les systèmes d'automatisation hybrides, les entreprises n'ont plus à choisir entre performances, flexibilité, durabilité, connectivité et coût. Ils peuvent tout avoir : un mouvement linéaire précis et puissant, la flexibilité nécessaire pour répondre aux exigences changeantes de la production, des données et des informations pour maximiser la production, une consommation d'énergie optimisée et un coût total de possession réduit.