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

Transformation numérique

Les fabricants d'aujourd'hui interagissent quotidiennement avec l'automatisation numérique et des interfaces utilisateur détaillées et attendent les mêmes capacités numériques des systèmes industriels. La transformation numérique des entreprises leur apporte des avantages concrets et fiables.

Des capteurs intégrés aux appareils surveillent en continu 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 et présentées dans des tableaux de bord, fournissent 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 du marché

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

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

Pour optimiser leur consommation d'énergie, améliorer leurs opérations et conserver une longueur d'avance dans leur secteur, les entreprises recherchent une solution complète de contrôle de mouvement. Les principaux fournisseurs de technologies l'ont bien compris et ont développé une gamme de solutions avancées et intégrées combinant servovariateurs, moteurs, actionneurs électriques et pneumatiques.

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

Automatisation et conception de machines contemporaines

L'intégration de machines plus petites et plus sophistiquées à leurs lignes de production est un moyen pour les entreprises de relever les défis et d'accroître leur production. Un encombrement réduit permet d'intégrer davantage de machines dans le même espace de production, et une technologie avancée de contrôle de mouvement permet d'automatiser des tâches de plus haute précision, de l'assemblage à l'inspection finale du produit.

Les fabricants recherchent également des technologies de contrôle de mouvement offrant : une plus grande précision pour éviter le gaspillage ; des temps de cycle plus courts pour accroître la productivité ; et une plus grande flexibilité de positionnement pour permettre aux opérateurs de modifier les programmes machine d'une simple pression sur un bouton. L'utilisation de machines dotées de ces caractéristiques peut entraîner une augmentation de la production en moins de temps, une amélioration de la durabilité et une réduction des coûts.

Comment choisir un contrôle de mouvement pneumatique, électrique ou hybride

Il existe de nombreuses offres de contrôle de mouvement, et il peut être difficile de choisir. Quand les constructeurs utilisent-ils l'électrique, le pneumatique et 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 d’entretien continu ?
3. Comment affectent-ils l’efficacité énergétique de la machine ?
4. Comment les produits de mouvement s'intégreront-ils aux autres appareils ?
5. Peuvent-ils collecter des données et analyser l’état de l’appareil ?
6. Vont-ils rendre la conception d’une machine plus facile et plus rapide ?
7. Quelle est la courbe d’apprentissage d’une nouvelle technologie ?

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

Dans les applications plus complexes, le choix peut être difficile. C'est un signe que les applications peuvent tirer le meilleur parti de l'utilisation des deux. Les vérins électromécaniques peuvent utiliser de l'air comprimé via un connecteur pneumatique pour l'étanchéité à l'air lors des applications de remplissage. Dans les systèmes d'assemblage, un système multi-axes linéaire électrique peut utiliser une pince pneumatique. De même, un axe linéaire électrique vertical peut utiliser un vérin pneumatique pour la compensation de poids.

L'automatisation inter-technologies permet aux OEM d'exploiter les atouts complémentaires des technologies de contrôle de mouvement pneumatique et électrique dans la même application et de transmettre les avantages à 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 et produire le mouvement requis. Les solutions pneumatiques offrent une robustesse éprouvée, tant au niveau du matériel que de la conception et de l'installation. De plus, la mise à niveau d'un système pneumatique nécessite généralement moins de composants à changer ou à remplacer qu'avec un système servo.

L'exemple le plus courant de contrôle de mouvement pneumatique est un vérin à piston interne, produisant un mouvement linéaire. C'est peut-être la raison pour laquelle la pneumatique est souvent considérée comme une technologie de mouvement discret, uniquement adaptée à l'extension ou à la rétraction complète d'un mécanisme.

Cependant, l'innovation continue portée par les fournisseurs de technologies de contrôle 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 sont également disponibles pour surveiller et optimiser le fonctionnement, tandis que le contrôle de la pression différentielle permet aux équipements d'obtenir un positionnement pneumatique continu. Grâce à des électrovannes électropneumatiques tout ou rien relativement petites ou à des vannes de positionnement modulantes, 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 contrôleur logique programmable (PLC) ou d'un contrôleur de boucle.

Contrôle de mouvement électrique

Les actionneurs électriques associés à des servomoteurs sont réputés pour leur vitesse élevée, leur précision extrême et leur efficacité. Ils produisent des mouvements en convertissant l'électricité en mouvement rotatif 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 plus rigoureuses que les solutions de mouvement pneumatiques.

Chaque servomoteur est associé à un variateur qui suit les signaux de commande pour assurer la fonction souhaitée et assure un positionnement précis, des vitesses angulaires précises et des profils d'accélération variables. Grâce à une telle plage de fonctionnement, les systèmes servo peuvent assurer le contrôle de mouvement positionnel pour diverses applications, du bras robotisé aux convoyeurs à rotation continue.

Les servo-variateurs et les contrôleurs étant des dispositifs à microprocesseur, ils disposent d'un niveau élevé et inné de fonctionnalités embarquées et peuvent offrir directement des fonctionnalités de diagnostic et d'enregistrement de données locales et à distance pour les tableaux de bord.

La connexion d'API et d'autres contrôleurs aux systèmes de mouvement servo peut aider les OEM à optimiser le contrôle et la synchronisation des mouvements. Les fonctions spécialisées incluent le positionnement ultra-précis avec une répétabilité submicronique, la came électronique et l'engrenage électronique, et peuvent être utiles aux applications les plus complexes, telles que l'usinage, la robotique et les équipements de fabrication.

Par exemple, une ligne d'emballage peut passer de disques à cames mécaniques à un système de servomoteurs avec disques à cames électriques. Alors que le changement de format avec des disques mécaniques est complexe, long et sujet aux erreurs, la conversion de la machine avec des disques à 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.

Contrôle de mouvement hybride

Un système d'automatisation hybride électropneumatique permet aux fabricants d'appliquer les technologies adaptées à chaque fonction. Lorsque la durabilité, la flexibilité de positionnement, la précision, la stabilité, le silence de fonctionnement, la connectivité et la surveillance sont des critères essentiels, le mouvement électrique offre 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, le contrôle de mouvement pneumatique est la solution idéale.

Les lignes de production de la plupart des usines intègrent divers types d'équipements OEM, 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 de bouteilles, remplissage et bouchage de bouteilles, transport et accumulation, étiquetage, inspection, remplissage et étiquetage, mise en caisses, palettisation et filmage des caisses. L'étirage-soufflage, le pliage de 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 et les systèmes de palettisation simples bénéficient de ces deux types de mouvement : les convoyeurs peuvent être entraînés par des moteurs électriques, tandis que les butées et les portes de produits peuvent être actionnées par un système pneumatique. La manutention de caisses en vrac peut être assurée par un système pneumatique, tandis que l'interpolation et les ajustements de position précis peuvent être contrôlés par un servomoteur.

Avantages des systèmes d'automatisation hybrides

Les principaux fournisseurs de technologies de contrôle de mouvement proposent désormais des solutions complètes et intégrées incluant le contrôle de mouvement électrique, pneumatique ou hybride. Ces solutions complètes intègrent des dispositifs intelligents sur le terrain, le contrôle de mouvement, le contrôle des machines et l'analyse.

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

Des solutions complètes et intégrées comme celles-ci présentent de nombreux avantages, tant pour les équipementiers que pour leurs clients. Étant déjà conçus et assemblés, les systèmes d'automatisation hybrides simplifient l'approvisionnement, le développement et la mise en service. Autrement, les équipementiers doivent s'approvisionner en composants séparément, puis les associer 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 également une flexibilité qui permet aux équipementiers de concevoir des machines capables de produire une grande variété de produits, de minimiser les temps de changement et de s'adapter à l'évolution des exigences au fil du temps. Face à la pression constante exercée par de nombreuses entreprises pour augmenter leur cadence tout en réduisant leurs coûts d'exploitation, cela peut réduire les cycles de production, optimiser l'utilisation des machines et prolonger leur durée de vie.

Grâce à la reconfiguration électronique du contrôle de mouvement, les opérateurs peuvent modifier les profils de mouvement à la volée. Certains systèmes offrent une conception évolutive et sont dotés de fonctionnalités pouvant être mises en œuvre dès maintenant ou sur les générations futures de machines. Pour offrir à vos clients une flexibilité optimale, privilégiez des systèmes dotés d'actionneurs électriques extrêmement polyvalents, couvrant un large éventail d'applications.

Outre leur compétitivité, les systèmes d'automatisation hybrides peuvent améliorer la durabilité des fabricants. Ils améliorent le rendement des machines et réduisent les rebuts, diminuant ainsi la consommation de ressources et les coûts. L'efficacité énergétique permet de mieux atteindre les objectifs de durabilité, tandis que les économies de coûts réduisent le coût total de possession. Pour une répétabilité et une uniformité accrues, 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 performance

Les 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. coûts opérationnels,
3. flexibilité de position,
4. précision,
5. vibrations et bruit,
6. Dépenses d'investissement,
7. connectivité,
8. taille,
9. installation et
10. délai de mise en service et durabilité.

Pour sélectionner les solutions les plus adaptées et obtenir les résultats escomptés, il est essentiel de collaborer 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 tel partenaire peut aider les OEM à mettre en service des solutions et leur offrir un accompagnement 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 tout avoir : un mouvement linéaire précis et puissant, la flexibilité nécessaire pour répondre aux exigences de production changeantes, des données et des informations pour optimiser la production, une consommation énergétique optimisée et un coût total de possession réduit.