Révolutionner le contrôle de mouvement avec les moteurs linéaires

Jun 19, 2023

Les moteurs linéaires ont redéfini ce qui est possible en matière de contrôle de mouvement avec des performances plus rapides, plus précises et plus fiables par rapport aux actionneurs linéaires rotatifs traditionnels. La propriété unique d'un moteur linéaire est que la charge est déplacée sans composants mécaniques de transmission de puissance. Au lieu de cela, la force linéaire générée par le champ magnétique de la bobine du moteur est directement couplée à la charge. Cela élimine les dispositifs mécaniques qui convertissent le mouvement rotatif en mouvement linéaire, améliorant ainsi la durée de vie, la précision, la vitesse et les performances globales du système.

À mesure que la demande augmente en matière de productivité accrue, de qualité de produit supérieure, de temps de développement rapide et de coûts d'ingénierie réduits, l'adoption de la technologie des moteurs linéaires est de plus en plus populaire en tirant parti des conceptions de moteurs linéaires modulaires. On les trouve dans la métrologie, les systèmes de découpe de précision, les équipements de fabrication de semi-conducteurs et électroniques, la manipulation de plaquettes, la lithographie, les systèmes d'inspection par vision, les équipements et dispositifs médicaux, les systèmes de test, l'aérospatiale et la défense, l'automatisation des chaînes d'assemblage, les applications d'impression et d'emballage, et bien d'autres applications. qui nécessitent un débit élevé et un mouvement linéaire de haute précision.

Aujourd’hui, la nouvelle génération de moteurs linéaires modulaires a changé la donne. Les moteurs linéaires modulaires clé en main peuvent être facilement boulonnés sur un système et sont prêts à fonctionner immédiatement, ce qui réduit considérablement le temps d'ingénierie. Les ingénieurs peuvent désormais exploiter les puissants avantages de la technologie des moteurs linéaires modulaires dans la conception de leurs machines en quelques jours seulement, au lieu de plusieurs mois, voire années.

Neuf composants principaux composent les systèmes de moteurs linéaires :

Une plaque de base

Une bobine de moteur

Une piste magnétique permanente (normalement des aimants en néodyme)

Un chariot qui relie la bobine du moteur à la charge

Rails de roulement linéaires sur lesquels le chariot est guidé et reliés à la base

Un codeur linéaire pour le retour de position

Fin des arrêts

Un chemin de câble

Soufflet en option pour protéger la piste magnétique, l'encodeur et les rails linéaires de la contamination environnementale.

Les composants d'une conception de moteur linéaire doivent être usinés et assemblés avec des processus de haute précision et reproductibles. Un bon alignement de ces pièces est essentiel et nécessite des détails de conception et des compétences d'assemblage importants. Par exemple, la piste magnétique et la bobine mobile du moteur doivent être plates, parallèles et montées avec un entrefer particulier entre elles. La bobine mobile roule sur un chariot relié à des rails linéaires de précision parallèles au-dessus de la piste magnétique. Le codeur de position avec échelle linéaire et tête de lecture est un autre élément essentiel d'un moteur linéaire qui nécessite des procédures d'alignement appropriées et une conception de montage robuste pour résister à des accélérations allant jusqu'à 5 G. Avec les moteurs linéaires modulaires, ces détails sont déjà pris en compte et pré-conçus dès le départ.

Des contrôleurs de mouvement et des servomoteurs sophistiqués sont utilisés pour contrôler le mouvement du moteur linéaire. Les moteurs linéaires présentent un avantage certain en termes de rigidité et de réponse en fréquence. Dans certaines gammes de fréquences, elles présentent une rigidité qui surpasse les vis à billes traditionnelles d'un facteur remarquable de 10 ou plus. Grâce à cet attribut, les moteurs linéaires peuvent gérer des bandes passantes élevées de boucle de position et de vitesse avec une précision impressionnante, même en cas de perturbations externes. Contrairement aux vis à billes, qui rencontrent souvent des fréquences de résonance comprises entre 10 et 100 Hz, les moteurs linéaires fonctionnent à des fréquences plus élevées, plaçant leurs résonances bien au-delà de la bande passante de la boucle de position.

Cependant, la suppression de la transmission mécanique présente un compromis. Les composants mécaniques, tels que les vis à billes, contribuent à réduire les perturbations dues aux forces de la machine, aux fréquences de résonance naturelles ou aux vibrations transversales. Leur suppression laisse les moteurs linéaires directement exposés à de telles perturbations. Par conséquent, la compensation de ces perturbations relève de la responsabilité du contrôleur de mouvement et de l'électronique d'entraînement, qui doivent les affronter de front, en agissant directement sur l'axe d'asservissement. C'est là que les algorithmes de mouvement sophistiqués en boucle fermée d'aujourd'hui entrent en jeu pour éliminer les résonances et fournir un contrôle remarquable de la boucle de position.