Comment les nouvelles conceptions de moteurs linéaires améliorent la vitesse et le positionnement

26 juillet 2022

09:28

Les moteurs linéaires permettent une précision maximale et des performances dynamiques dans diverses tâches de contrôle de mouvement. Il s'agit non seulement d'un déplacement rapide, mais également d'un déplacement lent à vitesse constante des têtes de machine, des chariots de broche, des systèmes de gestion d'outils, des dispositifs de manipulation de pièces, etc.

Des économies de coûts peuvent être réalisées lorsque divers composants mécaniques sont remplacés par des moteurs linéaires simples et efficaces. Ces moteurs fournissent un système d'entraînement complet, offrant fiabilité, précision, stabilité dynamique élevée, maintenance réduite et temps de production amélioré.

Les moteurs électriques rotatifs bien connus contiennent un électro-aimant circulaire appelé stator. Dans un moteur linéaire, l'électroaimant est construit de la même manière, seulement à plat comme s'il était déroulé. Le rotor est également construit de la même manière, déroulé ou plat. Lorsque les électroaimants du primaire sont excités, ils attirent les secondaires et poussent le moteur. Plus le courant appliqué est élevé, plus le champ magnétique est fort et plus le moteur génère de force.

Visualisez des montagnes russes en bois dans votre parc d'attractions préféré. Pour faire monter le train sur la première colline pour cette "grande chute", nous roulons jusqu'au pied de la colline où un entraînement par chaîne, entraîné par un moteur électrique, une boîte de vitesses et un pignon, claque et secoue le train jusqu'au sommet de la colline. Maintenant, imaginez un tour de montagnes russes modernes avec des moteurs linéaires. Sentez-vous cette accélération soudaine en quittant la gare ? Une force suffisante peut être générée pour propulser le train sur la première colline et à travers cette première boucle effrayante. Des "coups" de force d'appoint peuvent être utilisés à divers points pour maintenir la vitesse du train, car il roule à travers des boucles et des virages jamais possibles auparavant avec des conceptions plus anciennes. Enfin, vous ressentez l'action de freinage à la station par… vous l'avez deviné, un moteur linéaire. Qu'est-ce qui a arrêté les montagnes russes en bois ? Vous vous souvenez du gars à la gare tirant un gros levier ?

Les moteurs linéaires sont simples. Deux composants principaux, le primaire contenant des électro-aimants et le secondaire à aimants permanents ou sans aimant, entraînent l'organe mobile. Finis les servomoteurs, les résolveurs, les tachymètres, les accouplements, les poulies, les courroies de distribution, les vis à billes et les écrous, les paliers de support, les systèmes de lubrification et les systèmes de refroidissement. Fini également les systèmes qui utilisaient des vis à billes creuses avec des systèmes de refroidissement pour la stabilisation thermique. Finis les systèmes à pignon et crémaillère qui utilisaient des moteurs couple et/ou des boîtes de vitesses coûteux. Fini également les systèmes d'entraînement par chaîne nécessitant des moteurs hydrauliques à couple élevé avec des unités de puissance associées. Alors à part éliminer des composants coûteux, qu'est-ce qu'on y gagne ?

Les principaux avantages des moteurs linéaires dans les applications de machines incluent :

Avec l'introduction récente de ses moteurs linéaires 1FN6, Siemens propose désormais trois modèles de moteurs linéaires pour une intégration transparente avec tous les systèmes de contrôle Sinumerik ou Simotion utilisant des variateurs Sinamics. Des échelles linéaires pour le retour de position et de vitesse sont disponibles auprès de divers fournisseurs tiers pour s'adapter à l'application. Ces nouveaux modèles de moteurs linéaires proposés par Siemens sont :

Moteurs à charge de pointe 1FN3 : Temps court, accélération/décélération élevée et taux de vitesse comparables au service S3. Peut être utilisé pour des axes horizontaux ou verticaux compensés. Force nominale (Fn) 8 100 N. Force maximale (Fmax) 20 700 N. Vitesse maximale 253 m/min avec refroidissement liquide.

Moteurs à charge continue 1FN3 : Longue durée de mise sous tension pour axes horizontaux, inclinés ou verticaux compensés. Comparable au service S1. Force nominale (Fn) 10 375 N. Force maximale (Fmax) 17 610 N. Vitesse maximale ; 129 m/min. Avec refroidissement liquide.

Secondaire sans aimant 1FN6 : Idéal pour les grandes longueurs de déplacement à des taux d'accélération et de vitesse élevés. Conception secondaire sans aimant et refroidie par convection d'air. Peut être utilisé pour des axes horizontaux, inclinés ou verticaux compensés. Force nominale (Fn) 2 110 N. Force maximale (Fmax) 8 080 N. Vitesse maximale 532 m/min. Avec refroidissement par convection d'air.

Note:Les moteurs à charge de crête et continue 1FN3 peuvent fonctionner avec un refroidissement par convection d'air, mais les valeurs nominales doivent être réduites de 50 %.

Une piste fixe de moteur linéaire (avec ou sans aimants) peut prendre en charge plusieurs sections primaires déplaçant soit la même glissière dans une configuration maître-esclave, soit déplaçant des glissières séparées indépendamment à différentes vitesses et dans différentes directions. Cela permet au concepteur de consolider les systèmes d'entraînement sur plusieurs machines à glissières pour une meilleure rentabilité et une meilleure productivité. Par exemple, une machine laser, jet d'eau ou défonceuse à deux têtes sur le portique entraînées par des moteurs linéaires peut découper simultanément deux pièces, symétriques ou en miroir, économisant ainsi une matière première considérable.

Lors du déplacement de grandes glissières lourdes de style portique, plusieurs sections primaires peuvent être utilisées de chaque côté du portique mobile pour fournir la force nécessaire pour accélérer et décélérer la glissière à des vitesses productives optimales. Plusieurs rails secondaires peuvent être installés côte à côte si une force supplémentaire est nécessaire.

Sur les glissières mobiles où la longueur ou le mouvement du câble est un problème, une ou plusieurs sections primaires peuvent être fixées à une base fixe et les sections secondaires attachées à l'élément mobile. Cela allège la charge sur le chariot mobile et permet des cycles qui incluent des taux d'oscillation élevés qui pourraient autrement être impossibles avec des systèmes d'entraînement mécaniques conventionnels. Il permet également des longueurs de câble plus courtes avec moins de flexion.

Les moteurs linéaires n'ont pas fait partie de la progression de la conception de machines modernes qui a vu des sauts quantiques dans la technologie de contrôle. Au contraire, les machines modernes utilisent encore, pour la plupart, une propulsion à glissière qui a été conçue à l'époque de votre grand-père. Nous sommes passés de machines à commande numérique entraînées par bande entraînées par des servomoteurs CC et des vis à billes à des commandes CNC sophistiquées qui peuvent prendre un fichier CAO et produire un programme machine en appuyant simplement sur un bouton, directement sur la machine. Pour entraîner les glissières de cette machine moderne, nous avons évolué vers des servomoteurs à courant alternatif entraînant des vis à billes. Et peut-être avons-nous également mis à jour les diapositives du chemin de fer au camion et au rail, mais comment conduisons-nous ces diapositives ? Servomoteurs et vis à billes. Les moteurs linéaires sont éprouvés, disponibles et économiques. Au fur et à mesure que de nouveaux moteurs linéaires seront produits, ils deviendront encore plus économiques. Bref, il est temps que les systèmes mécaniques de ces machines rattrapent la technologie de contrôle. Les moteurs linéaires devraient faire partie de ce processus.

26 juillet 2022

09:28