Les entraînements miniatures et les micro-entraînements se retrouvent dans quasiment tous les domaines de la technologie d’automatisation et sont donc utilisés dans une multitude d’applications variées. En font notamment partie les technologies médicales et l’automatisation de laboratoire, mais aussi la construction de machines en général et l’intralogistique, ou encore le monde de l’aéronautique et de l’aérospatiale. Dans tous les cas, les petits systèmes d’entraînement jouent un rôle important puisqu’ils contribuent à faire fonctionner les solutions d’automatisation associées avec une sécurité, une fiabilité et une rentabilité optimales. Cela s’applique également aux applications de manutention. Dans les modules rotatifs pivotants minces mais à couple élevé, qu’il s’agisse de tournevis rapides ou d’automates de manutention, de montage ou de test rotatifs, ces entraînements font en sorte que les pièces même amples soient déplacées avec précision.
Quiconque cherche une solution efficace et peu encombrante pour des séquences de mouvement typiques telles qu’elles ont lieu en manutention et pour le montage, par exemple des opérations de tournage, de pivotement, de vissage, de roulage ou de bobinage, peut être intéressé par les modules rotatifs pivotants de la série ForTorque du spécialiste en cinématique JA² (Jung Antriebstechnik u. Automation) basé à Wettenberg en Allemagne. En effet, les unités rotatives sans fin minces se prêtent parfaitement à la rotation très dynamique de pièces amples de grande inertie et de pinces excentriques, tout comme à une utilisation dans les technologies de vissage et de bobinage.
Tournage, pivotement, vissage, bobinage
Un cas d’application typique des modules rotatifs pivotants miniatures est le vissage de capuchons sur des petits flacons de produits cosmétiques et pharmaceutiques dans des espaces restreints sur des lignes d’emballage automatisées. Les modules conviennent également aux travaux nécessitant le pivotement de pinces ou de pièces, par exemple pour le montage ou la séparation de produits. Le système modulaire est disponible de six tailles de 16, 20, 25, 35, 40 et 45 mm de diamètre. Cela permet de couvrir des couples de pointe et continus de 0,3 et 0,14 Nm à 4,0 et 2,6 Nm respectivement. L’inertie des charges peut être comprise entre 2,0 et 200 kgcm². La solution est ainsi parfaitement adaptée aux mouvements et positionnements à des angles précis pour une grande variété de tâches de manutention et de montage.
Pour réduire la charge sur l’arbre de sortie des réducteurs en cas de moments d’inertie externe élevés, la plaque de sortie des quatre plus grands modèles du module sont logés de manière extrêmement rigide au moyen de deux roulements à section mince. De plus, le module rotatif pivotant de 40 mm de diamètre peut être équipé d’un joint rotatif pour fluide pour un système pneumatique ou à vide, par exemple pour alimenter une pince pneumatique en air comprimé. Les spécialistes de la cinématique vont encore plus loin dans l'idée du concept modulaire : une possibilité intéressante consiste à combiner les unités rotatives rapides avec des axes linéaires, par exemple ceux de la série QuickLab. Des plaques d’adaptation correspondantes sont disponibles comme accessoires. Il en résulte des systèmes compacts de levage et de rotation ou de levage et de pivotement, et même des systèmes de manutention à cinq axes.
Dynamique et précision élevées
« Les entraînements sont le coeur de notre système d'automatisation modulaire, les exigences auxquelles ils sont soumis sont très élevées, explique Wilhelm Jung, directeur général de JA². Les moteurs doivent fonctionner de manière très dynamique, être contrôlables avec précision et avoir des dimensions adaptées. » Dans le cas des modules ForTorque, par exemple, les moteurs C.C. sans balais des séries B et BX4 de Faulhaber ont su convaincre. Les moteurs en technologie à deux ou quatre pôles sont extrêmement compacts. Les variantes de la série B de 16, 20 et 35 mm de diamètre sont longs respectivement de tout juste 28, 36 et 68 mm, mais ils sont aptes à fournir des couples continus allant jusqu’à 168 mN pour le plus grand modèle. Il en est de même pour la série BX4. « Nous utilisons pour nos modules les moteurs de 22 mm ou 32 mm de diamètre, avec des couples continus de 18 et 53 mNm respectivement », rapporte Wilhelm Jung.
Les moteurs fonctionnant à des vitesses allant jusqu’à 8000 tr/min sont intégrés dans les ForTorque. Différents réducteurs, notamment des réducteurs planétaires sans jeu de Faulhaber, fournissent la réduction. Enfin, la technologie de réducteur associée à une vitesse d’entrée maximale correspondante impose les limites pour la vitesse maximale du moteur. « Nous sélectionnons le rapport de réduction en fonction de l’application, ajoute Wilhelm Jung. De cette manière, nous pouvons influencer la mesure dans laquelle le moment d’inertie externe est réduit avec la réduction au carré. Le moteur peut ensuite être régulé avec précision, sans être affecté par le levier. Lorsque nous choisissons les réducteurs, nous faisons particulièrement attention à leur rendement. En effet, plus le rendement est élevé, plus le couple appliqué en sortie du réducteur peut être déterminé avec précision au moyen du courant du moteur. Cette caractéristique est essentielle, en particulier dans les cas d’application de vissage lors desquelles des pièces fragiles (en plastique) doivent être vissées avec un couple défini. »
Technologie à un seul câble pour un contrôle sans faute
Tous les modules rotatifs pivotants sont raccordés et contrôlés via un connecteur à baïonnette normalisé, par un câble unique et au moyen d’un contrôleur de mouvement. Mais dans les systèmes d'automatisation, l'armoire de commande est généralement éloignée de l’entraînement proprement dit. « Il peut y avoir 10 mètres, 20 mètres ou plus encore entre le moteur et le contrôleur dans l'armoire de commande séparée », explique Wilhelm Jung. Un câble spécial multi-blindé transmet la puissance du moteur et le signal du capteur de déplacement entre le moteur et le contrôleur sur une distance allant jusqu'à 30 mètres et sans interférence.
Le câble est fixé directement avec une décharge de traction, il peut être branché et est même adapté au remorquage, il est donc conçu pour une utilisation mobile. Par ailleurs, grâce aux jeux de câbles préassemblés disponibles, la technologie à un seul câble simplifie l’installation.
En ce qui concerne les contrôleurs de mouvement, l’utilisateur a le choix puisque les moteurs utilisés sont compatibles avec différents contrôleurs. « Nous proposons également des contrôleurs de mouvement de Faulhaber », ajoute Wilhelm Jung. En effet, les deux entreprises collaborent depuis de nombreuses années. Par exemple, les entraînements linéaires LM2070 et LM1247 sont intégrés aux axes linéaires QuickLab. Ces entraînements ne sont pas conçus comme des « rotors de surface » avec des chariots et des guides. Au contraire, l’arbre du rotor est guidé à l'intérieur d'une bobine triphasée autoportante. « Cette conception permet d'obtenir un rapport force linéaire/courant exceptionnellement bon et une dynamique élevée. En outre, il n'y a pas de réluctance, ce qui rend les moteurs linéaires particulièrement adaptés à l’utilisation dans notre système modulaire QuickLab », conclu Wilhelm Jung.
