Quelle que soit la sophistication de votre contrôleur de mouvement, il ne peut pas vaincre un système électromécanique mal conçu.

Les systèmes de contrôle de mouvement se composent de trois composants principaux : le mécanisme de positionnement, l'électronique d'entraînement du moteur et le contrôleur de mouvement. Chacun de ces composants doit être soigneusement sélectionné, mais pour obtenir les meilleurs résultats du système, planifiez d'abord le mécanisme de positionnement. Si le mécanisme n'est pas capable de répondre aux exigences, les entraînements et le contrôleur de mouvement ne peuvent pas combler la différence.

La première étape de la conception de tout système de mouvement consiste à décrire et comprendre entièrement le processus. Faites une liste des paramètres de performances des composants à partir de cette description. Cette liste comprend des paramètres de premier ordre tels que le nombre d'axes, la longueur de déplacement de chaque axe, la précision du mouvement (y compris la résolution, la répétabilité et l'exactitude), la capacité de charge utile et la taille physique des étages. Les paramètres moins évidents mais tout aussi importants incluent les contraintes ou défis environnementaux, la sélection du variateur, le fonctionnement dans plusieurs orientations, la gestion des câbles dans les configurations multiaxes, la planification de la durée de vie et la facilité d'intégration. Un examen rapide de ces paramètres montre qu'ils sont tous liés au mécanisme de positionnement et qu'une évaluation approfondie de ces composants est donc essentielle au succès du projet.

L'application définira si l'étape de positionnement est linéaire, rotative ou intègre une combinaison d'étapes dans un système multiaxes. Même dans les applications mono-axe assez simples, de nombreuses considérations doivent être prises en compte. Les charges constituent un aspect essentiel de ce profil, car des problèmes tels que le poids de la charge utile et le décalage (centre de gravité) peuvent avoir un impact considérable sur les exigences de mouvement. Tenez compte des poids de charge typiques et maximaux ainsi que de la distance maximale et minimale que la scène doit parcourir, des vitesses de déplacement requises et de l'accélération.

Il est important de considérer la scène comme partie intégrante d’un système plus vaste. La manière dont la scène est montée et la structure de montage, par exemple, ont un impact considérable sur les performances de la scène et sa capacité à répondre aux spécifications. Par exemple, dans une application d’inspection à grande vitesse où les échantillons oscillent rapidement sous une caméra, une platine de positionnement linéaire doit être montée sur une structure capable de résister à « l’effet de secousse de peinture » de la charge en mouvement. De même, une platine linéaire à longue course sélectionnée pour sa haute précision de planéité doit être montée sur une surface suffisamment plane pour éviter toute distorsion de la platine se conformant à une surface non plane.

Tenez également compte des exigences de durée de vie du système lors de la définition des spécifications des étapes. Si les exigences changent au cours de la durée de vie de la machine, cela peut placer le système en dehors des tolérances d'étape de positionnement et dégrader la précision, la productivité et la fiabilité de la machine. Comme pour tout composant mobile, les capacités de positionnement peuvent changer avec une utilisation prolongée. Assurez-vous que la platine est conçue pour répondre aux exigences de mouvement pendant la durée de vie prévue de la machine.

D'autres influences incluent la taille et les contraintes environnementales du système. Tenez compte des contraintes de taille horizontales et verticales. Les facteurs qui peuvent influencer l'empreinte totale du système incluent le fait que les mécanismes d'entraînement soient externes ou internes et la manière dont le câblage est géré. Les contraintes environnementales peuvent inclure des applications en salle blanche, dans lesquelles les pièces mobiles de la machine doivent générer peu de particules, ou des environnements sales, où les particules ambiantes peuvent provoquer une friction excessive au sein de la scène et avoir un impact sur la fiabilité et les performances. La température de fonctionnement est un problème environnemental clé qui peut affecter considérablement les performances de la scène. Un changement de température d'aussi peu que deux ou trois degrés peut provoquer une expansion suffisante pour modifier la tolérance de l'étage.

De nombreuses applications nécessitent un mouvement sur plusieurs axes. Dans un système multiaxes, les étapes doivent être empilées pour pouvoir se déplacer dans différentes directions. Un système d'inspection de tranches de silicium, par exemple, devra peut-être fournir desXetYmouvement ainsi que rotationthêta. Dans de tels systèmes, il est important de considérer comment la géométrie affecte les tolérances dans le reste du système. Par exemple, avec deux étages empilés l’un sur l’autre, l’étage supérieur peut fléchir aux extrémités de sa course. La déflexion de l'étage supérieur est fonction de la charge en porte-à-faux sur l'étage inférieur. Cette déflexion doit être prise en compte ou une configuration différente doit être envisagée. Le fabricant de scènes doit s’assurer que les spécifications des scènes empilées répondent aux exigences de l’application.

Dans les systèmes à plusieurs étages, la gestion des câbles peut devenir un problème de logistique et de fiabilité. Les câbles sont souvent négligés mais peuvent affecter la durée de vie, la géométrie et les performances du système. Adressez-vous au fabricant de scènes pour des solutions de câblage innovantes. Celles-ci peuvent inclure l'intégration de câbles en interne pour réduire les frottements et la traînée, ou l'utilisation d'une seule interface de câble externe plutôt que de connecteurs de câble externes pour plus de flexibilité.

Le choix du lecteur système est un élément clé. Les deux types d'entraînement les plus courants sont les entraînements à vis à billes et les entraînements à moteur linéaire. Les entraînements à vis à billes sont peu coûteux et faciles à comprendre. Avec un amortissement naturel, ils sont faciles à contrôler et un frein peut être facilement ajouté. D’un autre côté, le frottement mécanique peut rendre difficile le maintien d’une vitesse constante. Dans certaines conditions, telles que des températures ou une humidité extrêmes, le pas de la vis à billes peut changer et affecter la précision. Si les effets thermiques posent problème, un codeur linéaire peut être nécessaire ou un étage à moteur linéaire peut être un meilleur choix.

Les transmissions à moteur linéaire se composent d’un ensemble piste magnétique et bobine. La piste magnétique est généralement stationnaire et se compose d'une série d'aimants permanents montés sur un substrat en acier. L'ensemble bobine contient tous les enroulements en cuivre et se monte généralement sur le chariot de la platine coulissante. Certains étages de moteur linéaire sont équipés d'aimants permanents sur l'ensemble chariot coulissant afin de simplifier le câblage, mais la longueur de l'aimant limite la course de ces systèmes.

Les entraînements à moteur linéaire sont généralement les meilleurs pour les charges légères à modérées dans les applications à grande vitesse, à vitesse constante ou à longue course. Les entraînements à moteur linéaire ont une capacité de déplacement beaucoup plus longue que les entraînements à vis à billes, car ils ne s'affaissent pas à mesure que la longueur de déplacement augmente. Ils peuvent fournir un meilleur contrôle de la vitesse, mais la bobine mobile et l'électronique du codeur linéaire rendent la gestion des câbles plus complexe. De plus, les grands entraînements linéaires sont plus lourds et peuvent devenir coûteux à mesure que la longueur de course et la taille de l'aimant augmentent.

Une considération importante lors du choix d’un type de variateur est la capacité d’arrêt et l’orientation de montage. Les entraînements à moteur linéaire se déplacent librement sans énergie, tandis que les entraînements à vis à billes ont une friction pour amortir le mouvement. Ceci est particulièrement important dans les applications où le lecteur doit être monté verticalement. Étant donné qu'un étage à moteur linéaire est pratiquement sans friction, une perte de puissance entraînera une chute libre du chariot. De plus, la force de gravité doit toujours être surmontée, ce qui impose une force continue importante au moteur. Les entraînements à vis à billes sont plus appropriés pour les applications verticales, car les moteurs linéaires peuvent surchauffer rapidement lorsqu'ils fonctionnent verticalement ou peuvent nécessiter un contrepoids.

Le choix d’un moteur peut également impliquer des compromis. Les moteurs rotatifs courants constituent l’option la moins coûteuse, mais ils augmentent les besoins en espace du système d’entraînement. Les moteurs linéaires prennent moins de place mais sont plus chers car ils possèdent plus d'aimants qu'un moteur rotatif et nécessitent un encodeur linéaire. Les platines à vis à billes peuvent utiliser des codeurs linéaires, mais les codeurs rotatifs sur le moteur et la vis à billes fonctionnent souvent aussi bien et coûtent moins cher. Il existe également des compromis associés à l'utilisation de moteurs pas à pas ou de servomoteurs. Les moteurs pas à pas sont moins chers mais les servomoteurs ont de meilleures performances à grande vitesse.

Une option pour une platine entraînée par vis à billes est un moteur sans cadre. Un moteur sans cadre est un moteur sans balais standard intégré à la scène. Les aimants du rotor sont directement liés à l'arbre de la vis à billes et les enroulements du stator sont intégrés à l'extrémité de l'étage. Cette configuration élimine le coupleur moteur, ce qui permet d'économiser plusieurs centimètres d'espace. L'absence de coupleur réduit l'hystérésis et l'enroulement de la connexion moteur-vis à billes, ce qui améliore les performances. Les fabricants de scènes doivent fournir leur expertise sur les moteurs et les encodeurs pour aider à définir la meilleure solution globale pour l'application.

Une fois que les aspects mécaniques et électriques du mouvement du système sont bien compris et que les étapes sont sélectionnées, les détails du système de contrôle peuvent être résolus. Un système de contrôle doit être compatible avec l'électronique du variateur, en accordant une attention particulière au fait que tous les variateurs ne fournissent pas d'informations en retour sur leurs connecteurs. Idéalement, le contrôleur devrait s'interfacer directement avec les signaux du transducteur et de l'actionneur sans matériel supplémentaire. Le contrôleur doit également avoir suffisamment de performances pour fermer les boucles de contrôle dans les limites des débits de données naturels du système, ou coordonner simultanément le mouvement de plusieurs axes de mouvement selon les besoins.