Entraînements linéaires unplugged

En coopération avec l'entreprise Bosch Rexroth AG, le fabricant de capteurs et d'actionneurs TR-Electronic réalise des entraînements linéaires sans fil.

Pendant le salon de Hanovre, l'entreprise souabe TR-Electronic a présenté pour la première fois des entraînements linéaires directs entièrement sans fil avec asservissement de position. Les éléments clés sont des codeurs linéaires magnétostrictifs combinés avec des composants d'entraînement de Rexroth.

Les systèmes de manipulation et de positionnement modernes doivent remplir les exigences élevées en matière de vitesse et de précision, mais nécessitent également un niveau élevé de maintenance préventive. En particulier les câbles et chaînes porte-câbles sont soumis à une usure continuelle, qui augmente de manière significative proportionnellement à la dynamique de déplacement. Les codeurs linéaires magnétostrictifs LP46 du fabricant souabe TR-Electronic GmbH offrent un avantage majeur. Le câble du capteur peut être posé de manière fixe parce que le système de mesure en lui-même est stationnaire et que seul un petit aimant permanent se déplace le long du tube de mesure fermé (voir l'encadré). En coopération avec les spécialistes en entraînements de Rexroth, un système d'entraînement linéaire direct complet a été développé, sans câblage sensible à l'usure, pour lequel la disposition habituelle des moteurs linéaires sans fer IndraDyn L de Rexroth a également été inversée. La partie secondaire compacte à aimants permanents se déplace le long de l'élément principal stationnaire.

Le fait de ne pas utiliser des chemins de câbles mobiles permet de réduire les pertes par frottement et la puissance d'entraînement nécessaire. Les coûts de montage et d'entretien diminuent proportionnellement de manière substantielle, à l'instar du nombre de connecteurs à fiches. Le système d'entraînement linéaire sans fil est beaucoup moins sensible à l'exposition à des chocs et des vibrations. Une longueur de course de déplacement de jusqu'à 450 mm a été réalisée et il est possible d'atteindre 1 mètre. Les systèmes de mesure linéaire magnétostrictifs sans contact ni usure LP46 de TR-Electronic fournissent une précision de répétition de l'ordre du centième de millimètre. Il n'est pas nécessaire d'effectuer des courses de référence, puisque les valeurs de position fournies par le système sont toujours absolues.

Collaboration fructueuse

Les développeurs de TR-Electronic sont parvenus à réduire les temps de cycle et à améliorer considérablement la résolution du système de mesure linéaire magnétostrictif éprouvé LP46. Dans le même temps, Rexroth a adapté ses régulateurs compacts IndraDrive Cs à la largeur de bande supérieure de la transmission de données de position et a préparé les moteurs linéaires sans fer IndraDyn L pour leur utilisation en mode inversé. Les performances de la nouvelle solution de système se révèlent notamment dans les applications pick-and-place hautement dynamiques pour l'industrie des semiconducteurs. Par comparaison avec les axes linéaires classiques, la disponibilité, la durée de vie et la rentabilité sont nettement supérieures.

Système d'entraînement complet

Le système de mesure de position linéaire absolue LP46 dispose d'un boîtier en profilé d'aluminium extrudé. Ce boîtier plat contient l'élément de détection, qui enregistre sans contact ni usure la position absolue d'un ou de plusieurs aimants permanents (voir l'encadré). La géométrie du profilé permet diverses options de montage. Pour les entraînements linéaires, on utilise des aimants permanents ouverts, entraînés par le système de guidage de l'entraînement, qui ne sont jamais en contact avec le profilé du système de mesure. Ainsi, la position peut être détectée totalement sans contact, à une vitesse maximale. Il est également possible d'utiliser des chariots porte-aimant motorisés. Ils entourent la tête profilée et sont déplacés par des tiges de poussée articulées, ce qui permet d'obtenir des tolérances plus élevées entre l'entraînement et le système de mesure. TR-Electronic a développé le modèle LP 46 comme système standard pour les applications industrielles, avec la plupart des interfaces courantes pour l'intégration directe dans les boucles de régulation locales, ainsi que les réseaux bus de terrain et Industrial Ethernet. Ainsi, des systèmes linéaires compacts et rentables sont créés avec les moteurs linéaires sans fer IndraDyn L de Rexroth. Les dimensions des guidages linéaires peuvent être inférieures parce que dans la mesure où les moteurs sont configurés de manière symétrique, ils ne sont pas soumis à des forces transversales. De plus, les déplacements sont effectués avec une dynamique et une précision élevées, car l'asservissement de position des régulateurs n'est pas affecté par des forces de retenue perturbatrices. Ainsi, il est possible de régler des amplifications de régulation supérieures. Les servomoteurs IndraDrive Cs de Rexroth se distinguent non seulement par leur structure compacte et leurs caractéristiques de puissance impressionnantes, mais aussi par une gamme exhaustive d'interfaces de communication basées sur Ethernet. Des fonctions de sécurité intégrées certifiées permettent de mettre en œuvre des concepts de sécurité modernes. Par défaut, les modèles IndraDrive Cs prennent en charge une grande variété de types de codeurs. Les glissières à billes de la série BSHP utilisées se caractérisent par une longue durée de vie et un fonctionnement régulier. Rexroth propose une gamme complète de glissières à billes, de glissières à rouleaux et de guidages à galets, conçus pour un grand nombre d'applications. Des glissières à billes miniatures sont disponibles pour des dispositions particulièrement compactes.

Système de mesure linéaire magnétostrictif

Les capteurs de position linéaire magnétostrictifs de TR enregistrent les déplacements linéaires et les transmettent sous forme de signal électrique. Le principe de mesure de ces codeurs linéaires se base sur la mesure du temps de propagation. Un fil magnétostrictif (guide d'onde) est tendu dans un tube de protection traversé par des impulsions électriques. Un champ magnétique annulaire se constitue autour du fil. Le capteur de position est un aimant permanent installé sans contact, dont le champ magnétique effleure le guide d'onde. Les deux champs magnétiques orientés différemment se rencontrent au point de mesure. Une impulsion de torsion est alors émise, qui se déplace à la vitesse du son le long du fil, dans les deux directions. L'électronique de mesure convertit la différence de temps entre l'émission de l'impulsion de courant et l'arrivée de l'impulsion de torsion sur le capteur de mesure dans la tête de détection du codeur linéaire en un signal proportionnel à la course, qui peut être utilisé comme signal de sortie numérique ou analogique.

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