Les actionneurs à moteur linéaire assurent le contrôle de mouvement à grande vitesse

Une équipe japonaise d'intégration de systèmes s'est associée à Yamaha pour déployer des actionneurs à axe unique entraînés par moteur linéaire, dans le but d'augmenter la productivité de l'automatisation des usines et de résoudre les contraintes mécaniques des entraînements conventionnels à vis à billes. Le déploiement se concentre sur la réduction des temps de cycle des processus et la consolidation des flux de travail multi-étapes au sein d'une usine de fabrication.

Défis opérationnels dans la manipulation des pièces
L'utilisateur final nécessitait une solution d'ingénierie pour augmenter la vitesse de manipulation des pièces à travers deux séquences d'automatisation spécifiques. Le premier processus nécessitait le transport de matériaux sur une distance de 500 millimètres. Les entraînements à vis à billes existants ne pouvaient pas fonctionner plus rapidement en raison de la physique de la vitesse critique, une limitation mécanique où la longueur non soutenue de la vis en rotation restreint les vitesses de rotation plus élevées sans induire de fortes vibrations.

Le deuxième processus impliquait quatre opérations distinctes gérées par deux entraînements à vis à billes séparés, avec un robot intermédiaire transférant les pièces entre eux. Ce mécanisme de transfert comportait un risque élevé d'erreurs de manipulation et occupait un espace important au sol dans l'usine. De plus, l'équipe de maintenance avait du mal à maintenir un alignement précis entre les entraînements séparés au fil du temps. La combinaison des deux installations existantes en un entraînement unifié à vis à billes plus long n'était pas mécaniquement viable, car l'extension de la longueur de course réduit intrinsèquement le seuil de vitesse critique, ce qui aurait encore ralenti la production.

Mise en œuvre de la technologie des moteurs linéaires
Pour contourner les limites de vitesse de rotation de l'équipement hérité, l'équipe d'intégration a remplacé les entraînements mécaniques existants par des actionneurs à moteur linéaire à axe unique PHASER. Contrairement aux systèmes à vis à billes, les moteurs linéaires fournissent un mouvement de translation direct sans liaisons mécaniques rotatives, permettant une accélération plus rapide et des performances dynamiques constantes sur des distances de course plus longues. Les modèles MF spécifiés utilisent des aimants plats pour générer une forte poussée, pouvant supporter des charges utiles allant jusqu'à 160 kg.

Le client a sélectionné cette architecture spécifique en raison de son système intégré de mesure de position magnétique et de ses capacités multi-chariots. Les codeurs magnétiques semi-absolus offrent un retour de position continu sur de longues distances de déplacement tout en résistant à la contamination environnementale par la saleté, la condensation et l'huile de machine. Cette configuration de commande en boucle fermée maintient le positionnement du chariot avec une répétabilité de ±5 µm. De plus, la conception linéaire comporte moins de composants coulissants qu'un axe entraîné par vis, ce qui réduit le bruit acoustique et utilise des couvercles en acier inoxydable pour empêcher la pénétration de particules.

Consolidation des processus et résultats quantifiables
Pour l'opération de transport initiale de 500 millimètres, le remplacement de l'entraînement à vis à billes par l'actionneur linéaire a permis de réduire le temps de cycle d'environ 40 pour cent.

Pour résoudre les erreurs de transfert et les contraintes d'espace dans le processus multi-étapes, l'équipe d'intégration a déployé une seule unité linéaire d'un mètre de long. Cette configuration matérielle a permis à plusieurs chariots de fonctionner sur un seul axe, gérés par un programme intégré d'évitement des collisions. En consolidant les quatre opérations en un seul système en ligne, l'installation a éliminé l'étape intermédiaire de transfert robotisé, atténuant ainsi les erreurs de manipulation et réduisant l'empreinte physique de l'équipement. Par conséquent, le temps de cycle total pour cette séquence de production spécifique a diminué, passant de 2,04 secondes à 1,76 secondes.

Publié avec l’assistance de l’IA par Aishwarya Mambet, rédactrice pour Induportals.

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