Les systèmes de commande de mouvement qui consomment moins d'énergie et peuvent être alimentés par des ressources renouvelables sont essentiels à l'efficacité énergétique des équipements et font partie intégrante d'une stratégie d'entreprise durable.

Transformation numérique

Les industriels d'aujourd'hui utilisent quotidiennement l'automatisation numérique et des interfaces utilisateur détaillées et attendent les mêmes capacités numériques des systèmes industriels. La transformation numérique de leurs opérations leur apporte des avantages concrets et durables.

Des capteurs intégrés aux appareils assurent un suivi continu et en temps réel de la température, de la position, de la charge et de l'usure. La surveillance, la configuration et les diagnostics automatiques, ainsi que les données de processus collectées et présentées sur des tableaux de bord, offrent aux opérateurs les informations nécessaires pour prendre des décisions éclairées et en toute confiance. 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, en fin de compte, leur production.

concurrence sur le marché

Entre la pénurie de main-d'œuvre et les problèmes d'approvisionnement, il n'a jamais été aussi difficile pour les entreprises de conserver leur avantage concurrentiel. Par ailleurs, la transformation numérique de la production industrielle et les technologies de pointe qui la sous-tendent permettent aux entreprises qui y investissent d'optimiser considérablement leurs opérations.

Il est plus que jamais nécessaire de rester agile pour répondre à l'évolution des besoins du marché et satisfaire la demande des clients afin de conserver une longueur d'avance. Les fabricants doivent minimiser les temps d'arrêt des machines et maximiser la production ; l'intégration de solutions d'automatisation hybrides connectées peut contribuer à améliorer la fiabilité et la disponibilité des machines.

Pour optimiser leur consommation d'énergie, améliorer leurs opérations et conserver leur avantage concurrentiel, les entreprises recherchent une solution complète de commande de mouvement. Les principaux fournisseurs de technologies l'ont bien compris et ont développé une gamme de solutions intégrées et avancées combinant servovariateurs, moteurs et actionneurs électriques, ainsi que des systèmes pneumatiques.

Les équipementiers ont là une opportunité importante d'intégrer des systèmes d'automatisation hybrides dans la conception des machines, afin de mieux répondre aux besoins et préoccupations majeurs de leurs clients.

Automatisation et conception de machines contemporaines

Pour surmonter les difficultés et accroître leur production, les entreprises intègrent des machines plus compactes et plus sophistiquées à leurs lignes de production. Grâce à leur format réduit, davantage de machines peuvent être installées dans le même espace de production, et les technologies de contrôle de mouvement avancées permettent d'automatiser des tâches de haute précision, de l'assemblage au contrôle final du produit.

Les fabricants recherchent également des technologies de commande 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 positionnement permettant aux opérateurs de modifier les programmes machine d’une simple pression sur un bouton. L’utilisation de machines dotées de ces caractéristiques peut se traduire par une production accrue en moins de temps, une meilleure durabilité et une réduction des coûts.

Comment choisir une commande de mouvement pneumatique, électrique ou hybride

Il existe de nombreuses solutions de contrôle de mouvement, et il peut être difficile de s'y retrouver. Quand les fabricants d'équipement d'origine (OEM) utilisent-ils des systèmes électriques, pneumatiques, ou les deux ?

De nombreux facteurs et points importants sont à prendre en compte lors du choix de solutions de mouvement :

1. Répondent-ils aux exigences de performance, de flexibilité et de précision de l'application ?
2. Quels sont les coûts initiaux d'exploitation et les coûts d'entretien continus ?
3. Quel est leur impact sur l'efficacité énergétique de la machine ?
4. Comment les produits de détection de mouvement s'intégreront-ils aux autres appareils ?
5. Peuvent-ils collecter des données et analyser l'état de l'appareil ?
6. Vont-ils faciliter et accélérer la conception d'une machine ?
7. Quelle est la courbe d'apprentissage des nouvelles technologies ?

Les commandes de mouvement pneumatiques et électriques présentent chacune des avantages distincts, selon les besoins de l'application, et une application peut tirer profit de l'une ou de l'autre, voire des deux. Pour certaines applications, le choix de la solution la plus adaptée est évident. Pour un mécanisme simple permettant de pousser des boîtes hors d'un convoyeur, un vérin pneumatique est la solution idéale. En revanche, si ces boîtes doivent être triées sur différentes lignes ou positions du convoyeur, un actionneur électrique multipositions est nécessaire.

Dans les applications plus complexes, le choix peut s'avérer difficile. C'est un signe que l'utilisation conjointe des deux peut s'avérer optimale. Les vérins électromécaniques peuvent utiliser de l'air comprimé via un raccord pneumatique pour l'étanchéité lors des opérations de remplissage. Dans les systèmes d'assemblage, un système linéaire multiaxes électrique peut être équipé d'une pince pneumatique. Enfin, un axe linéaire électrique vertical peut être équipé d'un vérin pneumatique pour la compensation de poids.

L'automatisation intertechnologique permet aux équipementiers d'exploiter les atouts complémentaires des technologies de contrôle de mouvement pneumatiques et électriques dans une même application et d'en faire bénéficier leurs clients.

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

Commande de mouvement pneumatique

Le mouvement pneumatique est obtenu grâce à l'action d'un gaz comprimé sur un mécanisme, produisant ainsi le mouvement requis. Les solutions pneumatiques offrent une grande fiabilité en termes de matériel, de conception et d'installation, et nécessitent généralement moins de composants à changer ou à remplacer lors de la mise à niveau d'un système pneumatique que d'un système servo.

L'exemple le plus courant de commande de mouvement pneumatique est un cylindre à piston interne, qui produit un mouvement linéaire. C'est peut-être pourquoi la pneumatique est souvent considérée comme une technologie de mouvement discret, adaptée uniquement à l'extension ou à la rétraction complète d'un mécanisme.

Cependant, l'innovation constante impulsée par les fournisseurs de technologies de commande de mouvement a élargi le champ des possibles. Par exemple, un mouvement de rotation continu peut être obtenu grâce à des actionneurs quart de tour.

Des capteurs et des régulateurs de débit permettent de surveiller et d'optimiser le fonctionnement, tandis que la régulation de pression différentielle assure un positionnement pneumatique continu. Grâce à des électrovannes marche/arrêt ou des vannes de positionnement modulantes de petite taille, une pression contrôlée est appliquée contre une contre-pression constante.

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

Commande de mouvement électrique

Les actionneurs électriques associés à des servomoteurs sont reconnus pour leur vitesse élevée, leur précision extrême et leur rendement. Ils produisent un mouvement en convertissant l'électricité en mouvement rotatif ou linéaire. Ces systèmes en boucle fermée intègrent généralement des composants plus complexes, tels qu'un contrôleur de mouvement, un servovariateur, un moteur et un capteur de rétroaction, et font appel à des méthodes de conception plus sophistiquées que les solutions pneumatiques.

Chaque servomoteur est associé à un variateur qui exécute des signaux de commande assurant la fonction souhaitée et permettant un positionnement précis, des vitesses angulaires exactes et des profils d'accélération variables. Grâce à cette polyvalence, les systèmes d'asservissement peuvent assurer le contrôle de mouvement de position pour diverses applications, allant du bras robotisé aux convoyeurs à rotation continue.

Les servomoteurs et les contrôleurs étant des dispositifs à microprocesseur, ils possèdent un niveau élevé de fonctionnalités embarquées et peuvent offrir directement des fonctions de diagnostic local et à distance ainsi que d'enregistrement de données pour les tableaux de bord.

La connexion d'automates programmables et autres contrôleurs aux systèmes d'asservissement permet aux équipementiers d'atteindre des niveaux de contrôle et de synchronisation de mouvement encore plus avancés. Parmi les fonctions spécialisées, citons le positionnement de haute précision avec une répétabilité submicronique, le camement électronique et l'engrenage électronique, et s'avèrent utiles pour les applications les plus complexes, telles que l'usinage, la robotique et les équipements de production.

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

Commande de mouvement hybride

Un système d'automatisation hybride électropneumatique permet aux fabricants d'utiliser les technologies les plus adaptées à chaque fonction. Lorsque la durabilité, la flexibilité de positionnement, la précision, la stabilité, le fonctionnement silencieux, la connectivité et la surveillance sont des critères primordiaux, la commande électrique présente de nombreux avantages. En revanche, lorsque l'espace est limité, qu'une grande robustesse est requise ou qu'une conception, une installation et une mise en service rapides sont indispensables, la commande pneumatique est la solution optimale.

Dans la plupart des usines, les lignes de production comprennent divers types d'équipements d'origine, les produits circulant entre les machines via des convoyeurs de transport et d'accumulation. Ces lignes offrent de nombreuses possibilités d'intégration de mouvements linéaires pneumatiques et électriques.

Par exemple, une ligne de production d'emballages de boissons classique comprend les fonctions suivantes : étirage-soufflage des bouteilles, remplissage et bouchage, convoyage et accumulation, étiquetage, contrôle qualité, mise en caisses, palettisation et filmage. L'étirage-soufflage, le pliage des caisses et l'application de colle sont assurés par un système pneumatique, tandis que le convoyage et le positionnement des bouteilles dans la remplisseuse et l'étiqueteuse sont assurés par un système servo.

Les convoyeurs de transport simples et les systèmes de palettisation tirent parti des deux modes de fonctionnement : les convoyeurs peuvent être entraînés par des moteurs électriques, tandis que les butées et les portes de produits peuvent être actionnées pneumatiquement. La manutention des caisses en vrac peut être réalisée par pneumatique, tandis que l’interpolation et les réglages de position précis peuvent être contrôlés par servomoteur.

Avantages des systèmes d'automatisation hybrides

Les principaux fournisseurs de technologies de commande de mouvement proposent désormais des solutions intégrées et complètes comprenant des systèmes de commande de mouvement électriques, pneumatiques ou hybrides. Ces solutions globales intègrent des dispositifs intelligents sur le terrain, la commande de mouvement, la commande de machines et l'analyse des données.

Les solutions pneumatiques comprennent un vérin pneumatique, un système de vannes, un contrôleur, des outils d'analyse et un tableau de bord via une passerelle. Les solutions électriques comprennent un actionneur linéaire électrique, un servomoteur et un variateur, 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, tandis que les systèmes pneumatiques nécessitent l'ajout de capteurs.

Les solutions complètes et intégrées de ce type présentent de nombreux avantages tant pour les équipementiers que pour leurs clients. Déjà conçus et assemblés, les systèmes d'automatisation hybrides permettent de rationaliser l'approvisionnement, le développement et la mise en service. Sans cela, les équipementiers doivent se procurer les composants séparément, puis les adapter et les concevoir eux-mêmes. Non seulement cela prend plus de temps et complexifie la chaîne d'approvisionnement, mais cela peut également engendrer des problèmes de dimensionnement.

Les systèmes d'automatisation hybrides offrent une flexibilité qui permet aux équipementiers de concevoir des machines capables de produire une large gamme de produits, de minimiser les temps de changement de série et de s'adapter à l'évolution des besoins. Face à la pression constante exercée sur de nombreuses entreprises pour augmenter leur productivité tout en réduisant leurs coûts d'exploitation, ces systèmes permettent de raccourcir les cycles de production, d'optimiser l'utilisation des machines et d'allonger leur durée de vie.

Grâce à la reconfiguration électronique des commandes de mouvement, les opérateurs peuvent modifier les profils de mouvement à la volée. Certains systèmes, conçus pour évoluer, intègrent des fonctionnalités compatibles avec les générations actuelles et futures de machines. Pour offrir aux clients une flexibilité maximale, privilégiez les systèmes dotés d'actionneurs électriques extrêmement polyvalents, capables de répondre à un large éventail d'applications.

Outre leur capacité à rester compétitifs, les systèmes d'automatisation hybrides contribuent à améliorer la durabilité des entreprises manufacturières. Ces systèmes optimisent le rendement des machines et réduisent les rebuts, ce qui diminue la consommation de ressources et les coûts. L'efficacité énergétique permet d'atteindre plus facilement les objectifs de développement durable, tandis que les économies réalisées réduisent le coût total de possession. Pour une meilleure répétabilité et une plus grande uniformité, il est essentiel de privilégier un système à mouvement linéaire électrique offrant une fiabilité et une précision maximales.

Plus de flexibilité, d'efficacité et de performance

Les équipementiers peuvent déterminer si un système d'automatisation hybride sera bénéfique à une application en évaluant les principaux facteurs de l'application, notamment :

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

Pour choisir les solutions les plus adaptées et atteindre les résultats escomptés, il est essentiel de collaborer avec un partenaire expert en contrôle de mouvement et transformation numérique, disposant d'une gamme complète de technologies et d'options de dimensionnement. Un tel partenaire peut accompagner les équipementiers dans la mise en service des solutions et leur offrir un support à long terme.

Grâce aux systèmes d'automatisation hybrides, les entreprises n'ont plus à choisir entre performance, flexibilité, durabilité, connectivité et coût. Elles peuvent bénéficier de tous ces avantages : un mouvement linéaire précis et puissant, la flexibilité nécessaire pour s'adapter à l'évolution des besoins de production, des données et des analyses permettant d'optimiser la production, une consommation d'énergie optimisée et un coût total de possession réduit.