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

Les systèmes de contrôle de mouvement se composent de trois composants principaux : le mécanisme de positionnement, l'électronique de commande du moteur et le contrôleur de mouvement. Chacun de ces composants doit être soigneusement sélectionné, mais pour des résultats optimaux, il est essentiel de planifier d'abord le mécanisme de positionnement. Si celui-ci ne répond pas aux exigences, les entraînements et le contrôleur de mouvement ne peuvent pas compenser.

La première étape de la conception d'un système de mouvement consiste à décrire et comprendre pleinement le processus. À partir de cette description, dressez la liste des paramètres de performance des composants. Cette liste comprend des paramètres de premier ordre tels que le nombre d'axes, la longueur de course de chaque axe, la précision du mouvement (résolution, répétabilité et exactitude), la capacité de charge utile et la taille des plateaux. D'autres paramètres moins évidents, mais tout aussi importants, incluent les contraintes ou défis environnementaux, le choix du variateur, le fonctionnement dans des orientations multiples, 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 ; une évaluation approfondie de ces composants est donc essentielle à la réussite du projet.

L'application définira si la platine de positionnement est linéaire, rotative ou intègre une combinaison de platines dans un système multiaxes. Même dans les applications mono-axes relativement simples, de nombreux facteurs entrent en jeu. Les charges sont un aspect essentiel de ce profil, car des facteurs 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 des distances maximales et minimales que la platine doit parcourir, des vitesses de déplacement requises et de l'accélération.

Il est important de considérer la platine comme partie intégrante d'un système plus vaste. Son montage et sa structure, par exemple, ont un impact considérable sur ses performances et sa capacité à respecter les spécifications. Par exemple, dans une application d'inspection à grande vitesse où les échantillons oscillent rapidement sous une caméra, une platine à positionnement linéaire doit être montée sur une structure capable de résister à l'effet vibreur de la charge en mouvement. De même, une platine linéaire à grande course, sélectionnée pour sa haute précision de planéité, doit être montée sur une surface plane afin d'éviter toute déformation due à son adaptation à une surface non plane.

Tenez également compte des exigences de durée de vie du système lors de la définition des spécifications de la platine. Si les exigences évoluent au cours de la durée de vie de la machine, le système risque de dépasser les tolérances de positionnement de la platine et de dégrader la précision, la productivité et la fiabilité de la machine. Comme pour tout composant mobile, les capacités de positionnement peuvent varier avec une utilisation prolongée. Assurez-vous que la platine est dimensionnée pour répondre aux exigences de mouvement pendant toute la durée de vie prévue de la machine.

D'autres facteurs influencent la taille et les contraintes environnementales du système. Il convient de prendre en compte les contraintes de taille horizontales et verticales. Parmi les facteurs susceptibles d'influencer l'encombrement total du système, on peut citer le type de mécanisme d'entraînement (externe ou interne) et la gestion du câblage. Les contraintes environnementales peuvent inclure les applications en salle blanche, où les pièces mobiles de la machine doivent générer peu de particules, ou les environnements sales, où les particules ambiantes peuvent provoquer des frottements excessifs au sein de la platine et impacter la fiabilité et les performances. La température de fonctionnement est un facteur environnemental clé qui peut affecter considérablement les performances de la platine. Une variation de température de seulement deux ou trois degrés peut entraîner une dilatation suffisante pour modifier la tolérance de la platine.

De nombreuses applications nécessitent un mouvement multi-axes. Dans un système multi-axes, les étages doivent être superposés pour permettre un mouvement dans différentes directions. Un système d'inspection de plaquettes de silicium, par exemple, peut nécessiter un mouvement linéaire.XetYmouvement ainsi que rotationthêtaDans de tels systèmes, il est important de prendre en compte l'impact de la géométrie sur les tolérances du reste du système. Par exemple, avec deux étages superposés, l'étage supérieur peut fléchir aux extrémités de sa course. La déflexion de l'étage supérieur dépend de la charge en porte-à-faux exercée sur l'étage inférieur. Cette déflexion doit être prise en compte ou une configuration différente doit être envisagée. Le fabricant de l'étage doit s'assurer que les spécifications des étages superposés répondent aux exigences de l'application.

Dans les systèmes multi-étages, la gestion des câbles peut devenir un problème de logistique et de fiabilité. Souvent négligés, les câbles peuvent affecter la durée de vie, la géométrie et les performances du système. Faites appel au fabricant de l'étage 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 interface de câble externe unique plutôt que de connecteurs externes pour plus de flexibilité.

Le choix du système d'entraînement est un élément clé. Les deux types d'entraînement les plus courants sont les vis à billes et les moteurs linéaires. Les vis à billes sont économiques et faciles à comprendre. Grâce à leur amortissement naturel, elles sont faciles à contrôler et un frein peut être ajouté sans difficulté. En revanche, le frottement mécanique peut rendre difficile le maintien d'une vitesse constante. Dans certaines conditions, comme des températures ou des taux d'humidité extrêmes, le pas de la vis à billes peut varier et affecter la précision. Si les effets thermiques posent problème, un codeur linéaire peut être nécessaire ou un moteur linéaire peut être un meilleur choix.

Les transmissions à moteur linéaire sont constituées d'une piste magnétique et d'un ensemble de bobines. La piste magnétique, généralement fixe, est constituée d'une série d'aimants permanents montés sur un substrat en acier. L'ensemble de bobines contient tous les enroulements en cuivre et est généralement monté sur le chariot coulissant. Certains moteurs linéaires intègrent les aimants permanents sur le chariot coulissant afin de simplifier le câblage, mais la longueur des aimants limite la course de ces systèmes.

Les entraînements à moteur linéaire sont généralement mieux adaptés aux charges légères à modérées dans les applications à grande vitesse, à vitesse constante ou à grande course. Leur course est bien plus longue que celle des transmissions à vis à billes, car ils ne s'affaissent pas avec l'augmentation de la course. Ils offrent un meilleur contrôle de la vitesse, mais l'électronique de la bobine mobile et du codeur linéaire complexifie la gestion des câbles. De plus, les entraînements linéaires de grande taille sont plus lourds et peuvent devenir coûteux à mesure que la course et la taille de l'aimant augmentent.

Un élément important à prendre en compte lors du choix d'un type d'entraînement est la capacité d'arrêt et l'orientation du montage. Les entraînements à moteur linéaire se déplacent librement sans alimentation, tandis que les entraînements à vis à billes amortissent le mouvement par friction. Ceci est particulièrement important dans les applications où l'entraînement doit être monté verticalement. Comme un étage de moteur linéaire est pratiquement sans frottement, une perte de puissance entraînera la 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 adaptés aux applications verticales, car les moteurs linéaires peuvent surchauffer rapidement lorsqu'ils fonctionnent verticalement ou nécessiter un contrepoids.

Le choix d'un moteur peut également impliquer des compromis. Les moteurs rotatifs classiques sont l'option la moins chère, mais ils augmentent l'encombrement du système d'entraînement. Les moteurs linéaires sont moins encombrants, mais plus chers, car ils possèdent plus d'aimants qu'un moteur rotatif et nécessitent un codeur 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 sont moins coûteux. L'utilisation de moteurs pas à pas ou de servomoteurs implique également des compromis. Les moteurs pas à pas sont moins chers, mais les servomoteurs offrent de meilleures performances à haute vitesse.

Une option pour un étage entraîné par vis à billes est un moteur sans cadre. Un moteur sans cadre est un moteur sans balais standard intégré à l'étage. 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 un gain de place considérable. L'absence de coupleur réduit l'hystérésis et l'enroulement de la liaison moteur-vis à billes, améliorant ainsi les performances. Les fabricants d'étages doivent faire appel à leur expertise en matière de moteurs et de codeurs pour définir la solution globale la plus adaptée à l'application.

Une fois les aspects mécaniques et électriques du mouvement du système bien compris et les étapes sélectionnées, les détails du système de contrôle peuvent être résolus. Un système de contrôle doit être compatible avec l'électronique d'entraînement, en veillant tout particulièrement au fait que tous les entraînements ne fournissent pas d'informations de retour sur leurs connecteurs. Idéalement, le contrôleur doit s'interfacer directement avec les signaux des transducteurs et des actionneurs, sans matériel supplémentaire. Il doit également être suffisamment performant pour fermer les boucles de contrôle dans les limites des débits de données naturels du système, ou pour coordonner simultanément le mouvement de plusieurs axes selon les besoins.