01 Juillet 2015  |  Entraînement
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 04/2015

Des systèmes de rétroaction pour des entraînements performants

Bernhard Hahn*

La mesure précise, dotée d’une capacité en temps réel et absolue des axes – ou la position de chariot des systèmes d’entraînement et de positionnement modernes – sont la condition préalable pour un concept d’entraînement ménageant les ressources et d’une grande efficacité énergétique

Une régulation précise et intelligente améliore à la fois la productivité et la flexibilité, ainsi que l’efficacité énergétique des machines de production. Avec la série BML, Balluff propose, en tant que dispositifs de rétroaction, des systèmes de mesure de déplacement et d’angle absolus, robustes, précis et rapides, qui se prêtent à l’ajout ou à l’intégration directe dans des systèmes d’entraînement et de positionnement.
Les nouveaux systèmes de mesure de déplacement et d’angle à codage magnétique en technologie Permagnet®- comblent un vide dans le segment des systèmes de mesure absolus, intégrés et compacts. Ils sont logés dans un boîtier IP 67 pour l’ajout externe et sont désormais également disponibles pour les applications rotatives en tant que kit ouvert pour une intégration totale.
Ces systèmes permettent de régler de façon automatisée, rapide et fiable, les formats, courses et positions finales d’axes, par exemple. De plus, la régulation dynamique des entraînements assure, pour le nombre de courses maximal, un processus de fabrication à grande efficacité énergétique. Les systèmes rapportés, particulièrement compacts, logés dans un boîtier métallique, peuvent être installés dans les espaces les plus réduits, tandis que les kits ouverts se prêtent à l’intégration individuelle dans des entraînements électriques.
 
Les corps de mesure Permagnet sont disponibles sous la forme de disques codeurs pour les mouvement rotatifs et sous la forme de bandes jusqu’à 48’000 mm pour les mouvements linéaires en versions absolue et incrémentale.
 
Principe actif: les systèmes de mesure de déplacement et d’angle à codage magnétique et à mesure directe garantissent une reproductibilité et une dynamique de régulation élevées.
 
Mieux que la mesure incrémentale: la mesure absolue
Les avantages des systèmes de mesure absolus, tels que la disponibilité immédiate à la mise sous tension, l’absence de perte de position lors d’arrêts imprévus, le démarrage rapide, y compris dans les applications multiaxes complexes, sont communs à tous les systèmes. Les versions linéaires des systèmes à codage magnétique sont utilisées depuis longtemps pour la surveillance de position des axes x, y, et z dans les machines-outils ou dans les entraînements directs de systèmes d’automatisation «pick & place». Ils trouvent de nombreuses applications en tant qu’alternative économique et robuste aux échelles en verre.
On trouve également ces systèmes dans les micropresses à injection entièrement électriques, où ils contrôlent avec précision la quantité injectée et le maintien de la pression lors du procédé de plastification. En tant que systèmes ultra dynamiques, ils sont appréciés dans les imprimeries lors de l’exposition numérique des plaques d’impression. En tant qu’alternative robuste aux procédés optiques, ils assurent une rétroaction en temps réel avec une qualité de synchronisation élevée.
 
Structure du système
Les systèmes de mesure de déplacement et d’angle à codage magnétique se composent d’une tête de capteur et d’un corps de mesure à codage magnétique, disponibles aussi bien en version linéaire qu’en version rotative. La tête de capteur glisse avec une distance jusqu’à 2 mm le long du corps de mesure à codage magnétique, de polarité changeante. Etant donné que les systèmes fonctionnent sur un principe magnétique et sans contact, ils sont insensibles aux changements de température et à l’encrassement par la poussière et l’huile, ainsi qu’à l’usure. Il existe d’importantes différences en terme de qualité des corps de mesure magnétiques, résultant pour l’essentiel de l’intensité et de l’uniformité des champs magnétiques.
 
Structure de principe d’un système absolu de rétroaction de moteur avec traitement monopuce pour SSI, BISS-C, y compris SIN/COS et ABZ. Le kit d’évolution «rétroaction de moteur» est un ensemble tout-en-un offrant un environnement de test avec une importante sélection d’interfaces absolues et incrémentales (disque codeur avec électronique de traitement).
 
 
Des mesures précises grâce à la technologie de rétroaction
Balluff mise sur la technologie Permagnet®, qui a été mise en œuvre pour le développement de mémoires à disque fixe. Elle permet une densité supérieure de bits, s’accompagnant d’une augmentation importante de la capacité de stockage. Grâce à la disposition perpendiculaire des pôles nord et sud, on obtient un alignement régulier et concentré des aimants élémentaires.
L’alignement concentré des champs magnétiques permet une détection extrêmement précise des transitions polaires, ce qui se traduit par une qualité de mesure élevée. Comparés aux systèmes traditionnels, fabriqués selon une technologie de magnétisation longitudinale, les systèmes BML avec corps de mesure Permagnet® se distinguent par une immunité élevée aux parasites, des hystérésis faibles et un écart de linéarité minimal. Ils sont disponibles sous la forme de disques codeurs pour les mouvements rotatifs et sous la forme de bandes – en rouleaux jusqu’à 48’000 mm – pour les mouvements linéaires en versions absolue et incrémentale.
 
Schéma du kit d’évolution «rétroaction de moteur».
 
Pour une intégration simple dans les applications rotatives
Avec le nouveau kit codeur BML «Disc 30», les constructeurs disposent d’une solution de rétroaction absolue ultra précise, qui peut s’intégrer directement dans les moteurs et les actionneurs. La rétroaction au moyen du codeur BML Permagnet est une alternative aux solutions magnétiques et optiques traditionnelles pour la régulation précise de moteurs et d’entraînements. La solution pour les applications rotatives se distingue par son faible encombrement qui, selon le design, se limite à une longueur de 12 - 20 mm et un diamètre de 30 mm.
Il est intéressant de mentionner, également, en comparaison aux systèmes optiques, le grand entrefer allant jusqu’à 0,5 mm entre le disque codeur et l’électronique de traitement. Cela se traduit, lors de la production en série de moteurs et d’actionneurs, par exemple, par un montage nettement plus flexible et donc simplifié, ainsi que des économies de coûts.
Les tolérances de montage modérées et la grande distance entre le disque codeur et l’électronique de traitement (< 0,5 mm) laisseraient à penser que ces caractéristiques ont une répercussion négative sur la précision du système, mais il n’en est rien. La nouvelle solution atteint sans peine une précision inférieure à 0,2° avec une résolution allant jusqu’à 17 bit.
Le noyau de la détection magnétique et de la génération de signaux est une solution monopuce totalement intégrée. Les données de position sont générées en temps réel et mises à disposition par l’intermédiaire d’interfaces typiques du domaine des entraînements, sous forme absolue en tant qu’interface SSI ou sous forme bidirectionnelle en tant qu’interface BISS-C. En outre, les signaux incrémentaux SIN/COS analogiques et ABZ sont disponibles.
 
Les corps de mesure Permagnet à magnétisation perpendiculaire présentent de nombreux avantages.
 
Un kit permettant de déterminer la solution optimale
Outre le kit codeur BML, Balluff propose également un kit d’évaluation. Ce kit se compose d’un système de mesure d’angle absolu, avec technologie Permagnet® à magnétisation perpendiculaire, d’une précision système élevée. Tout comme le kit codeur, il propose de nombreuses interfaces série (absolues) et incrémentales pour l’intégration aux systèmes de régulation les plus divers. Le maniement est simple. Adapté à l’entraînement, l’utilisateur peut effectuer les nécessaires tests système à l’aide d’un adaptateur BISS-USB et du logiciel d’évaluation mis à disposition, et en déterminer sa solution optimale personnelle.
 
Entraînement direct avec système de rétroaction Permagnet linéaire intégré dans des systèmes d’automatisation «pick & place».
 
Balluff Sensortechnik AG
8953 Dietikon
Tél.: 043 322 32 40
 

* Responsable industrie – entraînements électriques, Balluff GmbH


29 Décembre 2017  |  Entraînement

Nouveau servo-contrôleur et moteur à couple élevé

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11 Septembre 2017  |  Entraînement

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Cet article est inspiré du cours «Critères pour le choix d’un moteur électrique)» organisé par la FSRM. Il s’agit d’un nouveau cours d’un jour qui a pour enseignant Sébastian Gautsch, docteur en microtechnique de l’Université de Neuchâtel, responsable de stages et enseignant à l’EPFL et à la HES de Bienne (techniques d’entraînement).
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