Les conceptions de mouvement linéaire voient une adoption plus large des entraînements directs linéaires

Par Lisa Eitel | 21 juin 2018

Les entraînements directs sont une technologie de contrôle de mouvement qui devrait connaître des taux d'adoption élevés dans les années à venir, selon une étude de marché réalisée par l'ARC Advisory Group. Cela est dû en partie à un éventail d'industries qui recherchent un débit plus élevé et des processus plus précis.

Selon Brian Scott, ingénieur d'applications chez Nippon Pulse America Inc., les moteurs à arbre linéaire excellent pour les machines de fabrication industrielle et les applications de métrologie de haute précision et haute résolution.

« D'après les ventes et les applications, nous constatons qu'il y a maintenant des efforts considérables pour passer de la mécanique de mouvement rotatif à l'entraînement linéaire à entraînement direct. Les moteurs linéaires tubulaires à haute densité de force sont une option ici. Une mécanique plus simple et le désir de réduire les composants sont les principales forces du marché ; d'autres incluent un meilleur contrôle et une meilleure réponse linéaires, moins de modes de défaillance et un nombre réduit de fournisseurs.

Les platines à arbre linéaire Nippon Pulse SLP intègrent un moteur à arbre linéaire, un encodeur et un support d'arbre linéaire pour remplacer certains systèmes de vis à billes conventionnels pour les applications servo. Un rapport force/volume élevé et une zone morte plus petite contribuent à la compacité de la conception. Les variations incluent les étages Acculine SLP et les étages SCR Nanopositioning.

Les conceptions alimentées par batterie bénéficient également d'entraînements directs sur des axes linéaires. Pour de tels systèmes, Steven Feketa de LinMot USA Inc. prédit que les moteurs à entraînement direct continueront d'évoluer pour devenir plus petits et plus compacts, avec des caractéristiques de puissance adaptées à une utilisation dans les conceptions mobiles. Ceux-ci ont souvent été le domaine des systèmes à fluide - mais Feketa souligne que les systèmes électriques sont souvent moins coûteux et plus performants.

Les positionneurs miniatures de la série mSR sont des systèmes linéaires à rail carré de la division Electromechanical & Drives de Parker Hannifin qui offrent une précision inférieure au micron. Paire de roulements à rail carré avec un servomoteur linéaire ; des niveaux sélectionnables d'encodeurs linéaires peuvent être configurés selon les exigences de l'application. Les positionneurs intègrent deux technologies de moteurs linéaires. Ainsi, le mSR 80 (illustré dans la vue en coupe ici) est équipé d'un moteur linéaire miniature à noyau de fer et le mSR100 est livré avec un moteur linéaire sans fer mL-18.

« Nous travaillons avec des positionneurs rotatifs et linéaires à entraînement direct depuis plus de 30 ans et nous les avons vus passer d'une nouvelle technologie d'entraînement à quelque chose d'omniprésent dans les applications de positionnement », a déclaré Brian O'Connor, directeur du développement des produits et du marché chez Aerotech Inc. Il est donc désormais courant de voir des conceptions à entraînement direct dans des applications de haute précision telles que les semi-conducteurs et l'électronique grand public, et même dans des applications de moindre précision telles que les chaînes d'assemblage d'étiquetage et d'emballage de produits, a ajouté O'Connor.

Certains moteurs linéaires permettent la pré-intégration des fonctions de lavage pour obtenir des actionneurs compacts qui répondent aux besoins spécifiques des applications. Les moteurs linéaires en acier inoxydable de LinMot sont classés AISI 316 et IP69K ; ils sont dotés de boîtiers conçus de manière hygiénique pour résister aux lavages chimiques et à haute pression courants dans les industries alimentaires, pharmaceutiques et de l'emballage. Les forces linéaires sont de 47,2 à 200 lb.

Dans certains cas, les options d'entraînement direct pour les applications linéaires peuvent permettre une personnalisation plus complète pour des applications spécifiques. Considérez comment certains moteurs linéaires IP69K sont tous soudés au laser pour éliminer les joints et les points d'entrée - pour obtenir une longue durée de vie. "Un autre exemple est les actionneurs rotatifs linéaires PR02 de LinMot, qui offrent deux types de mouvement (pour simplifier l'intégration) et ont des cellules de charge intégrées pour des mesures de couple précises sur les applications de capsulage et de filetage", a ajouté Feketa.

Les platines linéaires Aerotech ECO conviennent aux applications de positionnement nécessitant une rigidité élevée et une réactivité dynamique. Les roulements linéaires à recirculation et les codeurs linéaires sans contact permettent un mouvement incrémentiel jusqu'à 10 nm avec une répétabilité au niveau du µm. L'étalonnage HALAR en option augmente la précision de positionnement à ±1,5 µm. Une bobine de forçage sans fer produit une force élevée avec zéro cogging ou enroulement et un contrôle de position serré - clé pour les applications nécessitant un profilage de vitesse fluide ou une précision de contour élevée.

Des efforts d'ingénierie coordonnés avec la chaîne d'approvisionnement et les équipes d'ingénierie de conception produisent de tels produits spécifiques à l'application, a ajouté Feketa. "Un autre exemple est le raccourcissement des actionneurs rotatifs linéaires de la série PR02 - que nous avons fait pour les faire passer sous les hottes dans les applications pharmaceutiques."

Les moteurs linéaires rotatifs tubulaires de LinMot trouvent également une utilisation sur les axes des équipements d'entrepôt automatisé, y compris les axes de déviation, de rejet et de manutention. Dans les systèmes de prise et de placement et de positionnement pour l'emballage et l'assemblage automatisé, les actionneurs fonctionnent dans les configurations XY, XY-thêta, XYZ, XYZ-thêta et X-X'-YZ. Sur les robots collaboratifs, les moteurs linéaires rotatifs actionnent les effecteurs terminaux et d'autres axes à faible charge.

Les variantes courbes des moteurs linéaires sont une nouvelle variante à entraînement direct. "Ceux-ci fonctionnent mieux dans les applications qui n'ont besoin que d'un mouvement semi-circulaire... ou sur des axes de grand diamètre... et n'ont pas besoin de tout le couple qu'un gros moteur fournirait", a déclaré Brian Zlotorzycki, spécialiste produit chez ETEL Motors. "Ainsi, ici, les avantages des moteurs à entraînement direct peuvent servir des configurations peu orthodoxes avec des empreintes globales plus petites qui nécessitent une installation plus simple et moins de réparations."

Dans le domaine médical, les pistes de moteurs linéaires courbes trouvent déjà une utilisation sur les scanners C-Arm et CT où un moteur couple serait trop peu intuitif.

Voici les options de moteur linéaire à noyau de fer de Chieftek Precision USA.