Peu importe à quel point votre contrôleur de mouvement sophistiqué, 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 d'entraînement du moteur et le contrôleur de mouvement. Chacun de ces composants doit être soigneusement sélectionné mais pour les meilleurs résultats du système, planifiez d'abord le mécanisme de positionnement. Si le mécanisme n'est pas capable de répondre aux exigences, les disques et le contrôleur de mouvement ne peuvent pas faire la différence.

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

L'application définira si le stade de positionnement est linéaire, rotatif ou intègre une combinaison d'étapes dans un système multiaxis. Même dans des applications à un seul axe assez simples, il existe de nombreuses considérations. Les charges sont un aspect vital de ce profil, car des problèmes tels que le poids et le décalage (centre de gravité) peuvent avoir un impact considérable sur les exigences de mouvement. Considérez les poids de charge typiques et maximaux ainsi que la distance maximale et minimale que la scène doit parcourir, les vitesses de voyage requises et l'accélération.

Il est important de considérer l'étape comme une partie intégrante du système plus large. La façon dont l'étape est montée et la structure de montage, par exemple, ont un impact spectaculaire sur les performances de la scène et la capacité de respecter les spécifications. Par exemple, dans une application d'inspection à grande vitesse où les échantillons oscillent rapidement dans les deux sens sous une caméra, une étape de positionnement linéaire doit être montée sur une structure qui peut résister à l'effet «Paint Shaker» de la charge mobile. De même, un stade linéaire à longue circulation sélectionné pour une haute précision de la planéité doit être monté sur une surface appropriée plane pour éviter la distorsion du stade se conformant à une surface non flat.

Considérez également les exigences à vie du système lors de la définition des spécifications de l'étape. Si les exigences changent au cours de la durée de vie de la machine, elle peut mettre le système en dehors de la tolérance au stade de positionnement et peut 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 l'étape est évaluée pour répondre aux exigences de mouvement sur la durée de vie prévue de la machine.

Les autres influences incluent la taille et les contraintes environnementales du système. Considérez les contraintes de taille horizontale et verticale. Les facteurs qui peuvent influencer l'empreinte totale du système comprennent si les mécanismes d'entraînement sont externes ou internes et comment le câblage est géré. Les contraintes environnementales peuvent inclure des applications dans la salle blanche, dans lesquelles les parties mobiles de la machine doivent générer peu de particules, ou environnements sales, où les particules ambiantes peuvent provoquer une friction excessive dans le stade et 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 de aussi peu que deux ou trois degrés peut entraîner une expansion suffisante pour changer la tolérance au stade.

De nombreuses applications nécessitent un mouvement à axe multiple. Dans un système Multiaxis, les étapes doivent être empilées pour le mouvement dans différentes directions. Un système d'inspection de Silicon-Wafer, par exemple, peut avoir besoin de fournir linéaireXetYmouvement ainsi que rotationthête. Dans de tels systèmes, il est important de considérer comment la géométrie affecte les tolérances dans le reste du système. Par exemple, avec deux étapes empilées les unes sur les autres, la phase supérieure peut dévier aux extrémités de son voyage. La déviation de la phase supérieure est fonction de la charge en porte-à-faux au stade inférieur. Cette déviation doit être prise en compte ou une configuration différente doit être prise en compte. Le fabricant de scène doit s'assurer que les spécifications des étapes empilées répondent aux exigences de demande.

Dans les systèmes en plusieurs étapes, la gestion des câbles peut devenir un problème de logistique et de fiabilité. Les câbles sont souvent négligés mais peuvent affecter la vie, la géométrie et les performances du système. Consultez le fabricant de scène pour des solutions de câblage innovantes. Ceux-ci peuvent inclure l'intégration de câbles en interne pour réduire le frottement et la traînée, ou l'utilisation d'une seule interface de câble externe plutôt que des connecteurs de câbles externes pour plus de flexibilité.

La décision du lecteur système est un élément clé. Les deux types de conduite les plus courants sont les lecteurs de vis et de moteur linéaire. Les lecteurs à vis de balle sont peu coûteux et faciles à comprendre. Avec l'amortissement naturel, ils sont faciles à contrôler et un frein peut être facilement ajouté. D'un autre côté, la friction mécanique peut rendre difficile le maintien d'une vitesse constante. Dans certaines conditions, telles que la température ou l'humidité extrêmes, le pas de la vis à billes peut changer et affecter la précision. Si les effets thermiques sont un problème, un codeur linéaire peut être nécessaire ou une étape linéaire-moteur peut être un meilleur choix.

Les transmissions linéaires-moteurs sont constituées d'une piste magnétique et d'un assemblage de bobine. La piste magnétique est généralement stationnaire et se compose d'une série d'aimants permanents montés sur un substrat en acier. L'ensemble de bobine contient tous les enroulements en cuivre et se monte généralement sur le chariot à étape coulissant. Certains étapes du moteur linéaire ont les aimants permanents sur l'assemblage de chariot coulissant comme moyen de simplifier le câblage, mais la longueur de l'aimant limite le voyage de ces systèmes.

Les disques linéaires-moteurs sont généralement les meilleurs pour les charges de lumière à modérée dans les applications à grande vitesse, à vitesse constante ou à long voyage. Les lecteurs linéaires-moteurs ont une capacité de voyage beaucoup plus longue que les transmissions à l'écriture de balle car elles ne s'affaissent pas à mesure que la longueur de voyage augmente. Ils peuvent fournir un meilleur contrôle de vitesse, mais la bobine en mouvement et l'électronique de codeur linéaire rendent la gestion des câbles plus complexe. De plus, les grands entraînements linéaires sont plus lourds et peuvent devenir chers à mesure que la longueur de voyage et la taille de l'aimant augmentent.

Une considération importante dans le choix d'un type de lecteur est l'arrêt de la capacité et l'orientation de montage. Les entraînements linéaires-moteurs sont libres en mouvement sans électricité, tandis que les entraînements à vis de balle ont une friction pour atténuer le mouvement. Ceci est particulièrement important dans les applications où le lecteur doit monter verticalement. Parce qu'un stade linéaire-moteur est pratiquement sans friction, une perte de puissance permettra à la charité de tomber. De plus, la force de gravité doit toujours être surmontée, ce qui met une grande exigence de force continue sur le moteur. Les lecteurs à vis de balle sont plus appropriés pour les applications verticales, car les moteurs linéaires peuvent surchauffer rapidement lorsqu'ils sont exécutés verticalement ou peuvent nécessiter un contrepoids.

La sélection d'un moteur peut également impliquer des compromis. Les moteurs rotatifs courants sont l'option la moins chère, mais ils ajoutent aux exigences d'espace du système de variateur. Les moteurs linéaires prennent moins de place mais sont plus chers car ils ont plus d'aimants qu'un moteur rotatif et nécessitent un encodeur linéaire. Les étapes pilotées par balle peuvent utiliser des encodeurs linéaires, mais les encodeurs rotatifs sur le moteur et la vis à billes fonctionneront souvent tout aussi bien et coûtent moins cher. Il existe également des compromis associés à l'utilisation de moteurs pas à pas ou de servomoteurs. Les steppers sont moins chers mais les servomoteurs ont de meilleures performances à grande vitesse.

Une option pour une scène pilotée par balle est un moteur sans cadre. Un moteur sans cadre est un moteur sans balais standard intégré à la scène. Les aimants du rotor sont liés directement à l'arbre à l'écriture à billes et les enroulements du stator sont intégrés à la fin de la scène. Cette configuration élimine le coupleur moteur, ce qui économise plusieurs pouces d'espace. L'absence du coupleur réduit l'hystérésis et la liquidation de la connexion du moteur à l'écriture, ce qui améliore les performances. Les fabricants de scène doivent fournir une expertise sur les moteurs et les encodeurs pour aider à définir la meilleure solution totale pour l'application.

Une fois que les aspects mécaniques et électriques du mouvement du système sont 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, avec une attention particulière au fait que tous les disques ne fournissent pas des informations de rétroaction sur leurs connecteurs. Idéalement, le contrôleur doit s'interfacer directement aux 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 débits de données naturels du système, ou coordonner simultanément le mouvement de plusieurs axes de mouvement selon les besoins.