Optimisation des solutions de mouvement linéaire à l'aide de systèmes d'automatisation hybrides by Chengdu Fuyu Technology Co., LtdDirectIndustry

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Les fabricants d'équipements d'origine (OEM) doivent évaluer de nombreux facteurs techniques et commerciaux lorsqu'ils conçoivent des solutions de contrôle des mouvements pour les machines industrielles. De nombreux types de machines industrielles utilisent la commande de mouvement pour remplir leurs fonctions, et les technologies les plus populaires dont dépendent les OEM pour la commande de mouvement linéaire sont les pneumatiques et les actionneurs linéaires électriques. Le contrôle des mouvements peut être déclenché manuellement par les opérateurs ou automatiquement par des plates-formes de contrôle avancées.

Lors de la conception de systèmes d'automatisation, les équipementiers ont toujours dû choisir entre plusieurs technologies de contrôle des mouvements. Le mouvement pneumatique et le mouvement électrique ont chacun leurs points forts : le mouvement pneumatique est considéré comme robuste et facile à utiliser et à entretenir, tandis que le mouvement électrique est perçu comme intelligent, rapide et précis. Les équipementiers ont dû choisir la technologie la plus avantageuse pour une application, mais, dans certaines applications, des besoins essentiels ont été sacrifiés au profit d'autres.

Les priorités des processus et des applications ont évolué au fil du temps. La durabilité est aujourd'hui la priorité absolue dans presque toutes les industries, tandis que les processus sont devenus plus complexes et exigent des mouvements plus précis et plus efficaces. Les fonctions sont regroupées dans des espaces plus restreints avec moins de composants.

Un autre élément important a également changé. Les équipementiers n'ont plus à choisir une seule technologie. Il existe des systèmes d'automatisation hybrides qui combinent les forces des technologies pneumatiques et électriques afin d'offrir les meilleurs avantages pour les applications complexes de contrôle des mouvements.

Certains équipementiers peuvent se demander pourquoi le mouvement linéaire électrique est nécessaire en plus du mouvement pneumatique. En reconnaissant plusieurs tendances à l'origine de l'évolution et de l'utilisation des systèmes d'automatisation hybrides, nous pouvons mieux comprendre comment les solutions intertechnologiques ont émergé. La durabilité, la transformation numérique, la conception des machines et les pressions concurrentielles sont autant de facteurs qui influencent sa popularité.

La consommation d'énergie, les émissions de carbone et les économies de coûts font l'objet d'une attention accrue dans tous les secteurs d'activité. Le sens de la responsabilité personnelle, la demande des clients, les réglementations gouvernementales et les pressions des parties prenantes alimentent cette attention, et de nombreuses entreprises prennent des engagements et fixent des objectifs à long terme basés sur des initiatives nettes zéro ambitieuses.

Les fabricants d'aujourd'hui interagissent avec l'automatisation numérique et les interfaces utilisateur détaillées dans leur vie quotidienne et attendent la même capacité numérique des systèmes industriels. Les entreprises qui transforment numériquement leurs opérations en retirent des avantages réels et fiables.

Les capteurs intégrés dans les appareils suivent en permanence la température, la position, la charge et l'usure en temps réel. La surveillance, la configuration et le diagnostic automatiques, ainsi que les données de processus collectées et présentées dans des tableaux de bord, donnent aux opérateurs les informations dont ils ont besoin pour prendre des décisions en toute confiance et en toute connaissance de cause. Les systèmes de commande de mouvement connectés permettent aux opérateurs d'analyser les performances de production, la consommation d'énergie et la fiabilité.

Entre les pénuries de main-d'œuvre et les problèmes liés à la chaîne d'approvisionnement, il n'a jamais été aussi difficile pour les entreprises de conserver un avantage concurrentiel. En outre, la transformation numérique de la fabrication industrielle et les technologies de pointe qui la stimulent ont permis aux entreprises qui y investissent d'optimiser considérablement leurs opérations.

Il est plus que jamais nécessaire de rester agile lorsqu'il s'agit de répondre à l'évolution des besoins du marché et de répondre de manière fiable à la demande des clients pour rester à la pointe du marché. Les fabricants doivent minimiser les temps d'arrêt des machines et maximiser la production, et l'intégration de solutions d'automatisation hybrides connectées peut contribuer à améliorer la fiabilité et le temps de fonctionnement des machines.

Pour optimiser l'utilisation de l'énergie, améliorer les opérations et rester à la pointe de leur secteur, les entreprises recherchent un ensemble complet de commandes de mouvement. Les principaux fournisseurs de technologie l'ont bien compris et ont mis au point une gamme de solutions avancées et intégrées qui combinent des servomoteurs, des moteurs et des actionneurs électriques, ainsi que des systèmes pneumatiques.

L'intégration de machines plus petites et plus sophistiquées dans leurs lignes de production est l'un des moyens utilisés par les entreprises pour relever les défis et augmenter leur production. La réduction de l'encombrement permet de loger plus de machines dans le même espace de production, et la technologie avancée de contrôle des mouvements peut permettre d'automatiser des tâches de plus grande précision, depuis l'assemblage jusqu'à l'inspection finale du produit.

Les fabricants recherchent également une technologie de commande de mouvement offrant : une meilleure précision pour éviter le gaspillage ; des temps de cycle plus courts pour augmenter le rendement ; et une plus grande flexibilité de position pour permettre aux opérateurs de modifier les programmes de la machine en appuyant sur un bouton. L'utilisation de machines dotées de ces caractéristiques peut permettre d'augmenter la production en moins de temps, d'améliorer la durabilité et de réduire les coûts.

Les commandes de mouvement pneumatiques et électriques présentent chacune des avantages distincts, en fonction des besoins d'une application, et une application peut bénéficier de l'une ou l'autre ou des deux. Pour certaines applications, il est évident que l'une ou l'autre est la mieux adaptée. Pour un simple mécanisme permettant de pousser des boîtes hors d'un convoyeur, un cylindre pneumatique est le plus logique. Toutefois, si ces boîtes doivent être triées sur différentes lignes ou positions sur le convoyeur, un actionneur électrique à positions multiples est nécessaire.

Dans les applications plus complexes, le choix peut ne pas être clair. C'est un signe que les applications peuvent tirer le meilleur parti de l'utilisation des deux types de vérins. Les vérins électromécaniques peuvent utiliser de l'air comprimé via un connecteur pneumatique pour l'air de scellement dans les applications de remplissage. Dans les systèmes d'assemblage, un système linéaire électrique multi-axes peut utiliser une pince pneumatique. Et un axe linéaire électrique fonctionnant dans le sens vertical peut utiliser un cylindre pneumatique pour compenser le poids.

Le mouvement pneumatique est obtenu en utilisant un gaz comprimé pour agir physiquement sur un mécanisme afin de produire le mouvement requis. Les solutions pneumatiques ont fait leurs preuves en termes de robustesse du matériel, de la conception et de l'installation, et il y a généralement moins de composants à changer ou à remplacer lors de la mise à niveau d'un système pneumatique que d'un système servo.

L'exemple le plus familier de commande de mouvement pneumatique est celui d'un cylindre avec piston interne, qui produit un mouvement linéaire. C'est peut-être la raison pour laquelle la pneumatique est souvent considérée comme une technologie de mouvement discrète, uniquement adaptée à l'extension ou à la rétraction complète d'un mécanisme.

Des capteurs et des régulateurs de débit sont également disponibles pour surveiller et optimiser le fonctionnement, tandis que le contrôle de la pression différentielle permet à l'équipement d'atteindre un positionnement pneumatique continu. En utilisant des électrovannes on/off électropneumatiques relativement petites ou des vannes de positionnement modulantes, une pression contrôlée est appliquée contre une contre-pression constante.

Les actionneurs électriques combinés à des servomoteurs sont connus pour leur vitesse élevée, leur précision et leur efficacité. Ils réalisent des mouvements en convertissant l'électricité en mouvements rotatifs ou linéaires. Ces systèmes en boucle fermée comprennent généralement des composants plus complexes, tels qu'un contrôleur de mouvement, un servomoteur, un moteur, un capteur de retour et des pratiques de conception, que les solutions de mouvement pneumatique.

Chaque servomoteur est associé à un variateur qui suit les signaux commandés qui fournissent la fonction souhaitée et peuvent fournir un positionnement précis, des vitesses angulaires précises et des profils d'accélération variables. Avec une telle gamme, les systèmes servo peuvent fournir un contrôle de mouvement positionnel pour diverses applications, d'un bras robotisé à des convoyeurs à rotation continue.

Étant donné que les servomoteurs et les contrôleurs sont des dispositifs à microprocesseur, ils disposent d'un niveau élevé et inné de fonctionnalités embarquées et peuvent directement offrir des fonctions de diagnostic et d'enregistrement de données locales et à distance pour les tableaux de bord.

La connexion d'automates programmables et d'autres contrôleurs aux systèmes à servomoteurs peut aider les équipementiers à réaliser un contrôle et une synchronisation des mouvements encore plus avancés. Les fonctions spécialisées comprennent le positionnement de haute précision avec une répétabilité inférieure au micron, le cambrage électronique et l'engrenage électronique et peuvent bénéficier aux applications les plus complexes, telles que l'usinage, la robotique et l'équipement de fabrication.

Par exemple, une ligne d'emballage peut passer de disques à cames mécaniques à un système de mouvement servo avec des disques à cames électriques. Alors que le changement de format à l'aide de disques mécaniques est complexe, long et sujet aux erreurs, la conversion de la machine à l'aide de disques à cames électriques se fait par simple pression d'un bouton. Cela permet de gagner du temps, d'améliorer la précision, de minimiser les rebuts et de réduire les coûts.

Un système d'automatisation hybride électropneumatique peut aider les fabricants à appliquer les technologies appropriées à chaque fonction spécifique. Lorsque la durabilité, la flexibilité de la position, la précision, la stabilité, le fonctionnement silencieux, la connectivité et la surveillance sont les plus importants, le mouvement électrique présente de grands avantages. Lorsque les applications ont des contraintes d'espace, exigent un fonctionnement robuste ou une conception, une installation et une mise en service rapides, la commande de mouvement pneumatique est le meilleur choix.

Les lignes de production de la plupart des usines comprennent divers types d'équipements OEM, les produits se déplaçant entre les machines le long de convoyeurs de transport et d'accumulation. Ces lignes offrent de nombreuses possibilités d'intégrer des mouvements linéaires pneumatiques et électriques.

Par exemple, une ligne de production typique d'emballage de boissons comprend les fonctions suivantes : étirage-soufflage de bouteilles, remplissage et bouchage de bouteilles, transport et accumulation, étiquetage de bouteilles, inspection du remplissage et de l'étiquetage, mise en caisses de bouteilles, palettisation et emballage sous film rétractable de caisses. L'étirage-soufflage, le pliage des caisses et l'application de colle bénéficient tous de mouvements pneumatiques, tandis que le transport et le positionnement des bouteilles dans l'équipement de remplissage et d'étiquetage bénéficient de mouvements servo.

Les convoyeurs de transport simples et les systèmes de palettisation bénéficient des deux formes de mouvement : les convoyeurs peuvent être entraînés par des moteurs électriques, tandis que les arrêts de produits et les portes peuvent être actionnés par des commandes pneumatiques. La manipulation de caisses en vrac peut être réalisée à l'aide de pneumatiques, tandis que l'interpolation et les ajustements fins de position peuvent être contrôlés à l'aide de servomoteurs.

Les principaux fournisseurs de technologies de commande de mouvement proposent désormais des solutions complètes et intégrées comprenant une commande de mouvement électrique, pneumatique ou hybride. Ces solutions complètes comprennent des dispositifs intelligents au niveau du champ, de la commande de mouvement, de la commande de machine et de l'analyse.

Les options pneumatiques comprennent un cylindre pneumatique, un système de vannes, un contrôleur, un système d'analyse et un tableau de bord via une passerelle, tandis que les options électriques comprennent un actionneur linéaire électrique, un servomoteur et un entraînement, un contrôleur et un tableau de bord via une passerelle. Bien que les deux technologies offrent des tableaux de bord, les données sont disponibles directement à partir du servomoteur, tandis que les systèmes pneumatiques nécessitent l'ajout de capteurs.

Les solutions complètes et intégrées de ce type présentent de nombreux avantages pour les équipementiers et leurs clients. Comme ils sont déjà conçus et assemblés, les systèmes d'automatisation hybrides peuvent rationaliser l'approvisionnement, le développement et la mise en service. Dans le cas contraire, les équipementiers doivent s'approvisionner en composants séparément, les assortir et les assembler eux-mêmes. Non seulement cela prend plus de temps et complexifie la chaîne d'approvisionnement, mais cela peut aussi poser des problèmes de dimensionnement.

Les systèmes d'automatisation hybrides offrent également une flexibilité qui permet aux équipementiers de concevoir des machines capables de produire un large éventail de types de produits, de minimiser les temps de changement et de répondre à l'évolution des besoins au fil du temps. Alors que de nombreuses entreprises sont confrontées à une pression constante pour augmenter le débit tout en réduisant les coûts d'exploitation, ces systèmes permettent de raccourcir les cycles de production, d'augmenter l'utilisation des machines et de prolonger la durée de vie de l'équipement.

Grâce à la reconfiguration électronique de la commande de mouvement, les opérateurs peuvent modifier les profils de mouvement à la volée, et certains systèmes offrent une conception à l'épreuve du temps et sont équipés de fonctions qui peuvent être mises en œuvre dès maintenant ou dans les futures générations de machines. Pour offrir aux clients le plus haut niveau de flexibilité, il faut rechercher des systèmes dotés d'actionneurs électriques extrêmement polyvalents qui couvrent une large gamme d'exigences d'application.

En plus de rester compétitifs, les systèmes d'automatisation hybrides peuvent améliorer la durabilité des fabricants. Ces systèmes peuvent améliorer l'efficacité des machines et réduire les rebuts, ce qui, à son tour, diminue la consommation de ressources et les coûts. L'efficacité énergétique peut permettre de mieux atteindre les objectifs de développement durable, tandis que les économies peuvent réduire le coût total de possession. Pour une meilleure répétabilité et une plus grande uniformité, il est important de rechercher un système à mouvement linéaire électrique qui offre les plus hauts niveaux de fiabilité et de précision.

Pour sélectionner les solutions les plus appropriées qui permettent d'obtenir les résultats souhaités, il est essentiel de travailler avec un partenaire expert en contrôle du mouvement et en transformation numérique qui dispose d'un portefeuille complet de technologies et d'options de dimensionnement. Un tel partenaire peut aider les équipementiers à mettre en service les solutions et offrir une assistance à long terme.

Avec les systèmes d'automatisation hybrides, les entreprises n'ont pas à choisir entre performance, flexibilité, durabilité, connectivité et coût. Elles peuvent tout avoir : un mouvement linéaire précis et puissant, la flexibilité nécessaire pour répondre à des exigences de production changeantes, des données et des informations permettant de maximiser la production, une consommation d'énergie optimisée et un coût total de possession réduit.

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