Cadence, disponibilité, réactivité, efficacité énergétique maximale…, telles sont aujourd’hui quelques-unes des exigences auxquelles sont confrontés les constructeurs de machines. Avant même de commencer la construction mécanique d’une machine, les fabricants doivent avoir mûrement réfléchi aux moteurs et servomoteurs qu’ils utiliseront. C’est pourquoi la mécatronique est devenue un élément essentiel du développement et de l’optimisation des nouvelles machines.
Par le passé, selon les méthodes traditionnelles, on commençait par construire la mécanique d’une machine, puis on lui ajoutait la partie électrique et on terminait par la programmation et le test des variateurs. Par opposition, l’approche mécatronique est bien plus globale ; elle réunit les ingénieurs électriciens, mécaniciens et informaticiens autour d’un objectif commun : obtenir une machine aux performances optimales. Par exemple, si les ingénieurs veulent évaluer les conséquences qu’aurait le remplacement d’un servomoteur rotatif par un servomoteur linéaire, ils n’ont qu’à simuler cette hypothèse et tester le résultat obtenu. le mouvement de la machine peut ainsi être conçu pour offrir, dès le début, une consommation énergétique optimale. Un autre avantage de cette approche est que les machines ainsi conçues sont mécaniquement plus simples, qu’elles comportent moins de composants mécaniques, sont donc plus fiables et offrent une durée de vie supérieure.
Un outil Motion Analyzer optimisé
Auparavant essentiellement utilisé pour le dimensionnement et le choix des moteurs, Motion Analyzer de Rockwell Automation est aujourd’hui un outil-clé pour l’optimisation de la conception d’une machine sous tous ses aspects. Motion Analyzer peut désormais importer directement les données de l’application mécanique grâce à une interface avec le logiciel de CAO 3D SolidWorks. L’outil permet un calcul précis de la charge des servomoteurs, basé sur des données réelles. Il utilise ensuite cette information pour suggérer une combinaison moteur/servomoteur adaptée, prenant en compte des conditions particulières comme la tension d’alimentation et l’altitude du site. Motion Analyzer peut également fournir un comparatif des prix et performances de différentes technologies de servomoteurs, ce qui permet aux utilisateurs de choisir la technologie la mieux adaptée à l’usage de la machine. Bien sûr, un bon concepteur de machines maîtrise déjà ces différentes techniques. Mais la mécatronique se concentre, elle, sur l’interaction entre les différents aspects de la construction… et c’est là que les capacités analytiques de Motion Analyzer se révèlent particulièrement utiles. Optimiser la performance d’une machine implique que le servomoteur non seulement exécute un mouvement, mais également qu’il le fasse avec le minimum de tension mécanique (en limitant les à-coups). Le mouvement doit aussi être très régulier, pour éviter d’inutiles surchauffes du moteur, et doit consommer un minimum de puissance.
Adapter le mouvement aux propriétés mécaniques précises
L’outil Motion Analyzer permet d’adapter le mouvement aux propriétés mécaniques précises de la machine et de l’optimiser pour ses applications spécifiques. Les utilisateurs peuvent alors exporter le résultat vers le système de contrôle Logix afin que la machine puisse exécuter précisément le mouvement qui a été calculé. Ainsi, l’opération longue de réglage et d’ajustement du profil de mouvement sur la machine elle-même n’est plus nécessaire. La construction mécanique profite également de la fonction d’analyse de l’efficacité du système proposée par Motion Analyzer car les utilisateurs peuvent d’un seul coup d’œil voir quelle partie de l’application consomme la puissance du moteur. Si c’est le moteur qui est dominant, c’est qu’il est trop puissant pour une application dynamique. L’utilisation d’un moteur plus petit sera alors plus efficace et plus économique. Un autre aspect important est que les ingénieurs ont besoin de savoir quel effet un changement mécanique va avoir sur les servomoteurs. La fonction d’analyse de la tolérance de Motion Analyzer leur permet de changer n’importe quel paramètre de l’application et de voir le résultat ; ceci leur donne un aperçu rapide des limites du servomoteur et de celles de la machine elle-même. Ils voient aussi quels sont les changements qu’ils doivent apporter à l’application pour convenir à une solution servomoteur spécifique.
Un outil de simulation complémentaire
Motion Analyzer comprend également un outil de simulation qui permet de tester les réactions d’un servomoteur une fois qu’il est installé dans l’application. Les ingénieurs peuvent ainsi voir l’effet produit par des couplages plus faibles ou au contraire avec plus de rebond. Ceci procure aux ingénieurs mécaniciens des informations précieuses sur le comportement réel d’une conception de fabrication spécifique et leur permet d’apporter toutes les adaptations nécessaires. Pendant cette opération, l’outil génère également des valeurs de réglage pour le système de contrôle-commande (d’automatisme) car les calculs effectués par Motion Analyzer sont basés sur les mêmes méthodes (valeurs) que RSLogix 5000, l’outil de développement commun à tout l’environnement de contrôle Rockwell Automation. Les paramètres du servomoteur peuvent alors être envoyés vers le système de contrôle, raccourcissant considérablement le processus de réglage des servovariateurs. Un avantage particulièrement utile pour le personnel travaillant à la mise au point / réception de la machine sur le site du client. Une approche mécatronique intégrée donc offre aux constructeurs de machines et aux utilisateurs finaux de nombreuses pistes d’optimisation de leurs machines et systèmes de production et réduit la consommation énergétique. La clé de cette approche est de considérer le système dans son ensemble et non par éléments individuels.
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