Des sous-ensembles bien conçus avec des composants linéaires, des moteurs électriques, des commandes et des capteurs permettent aux constructeurs de machines de construire rapidement et facilement des systèmes de fabrication complexes.

Les avantages des sous-ensembles pour l’automatisation

Les pressions constantes pour améliorer l’efficacité et la flexibilité des machines automatisées qu’elles construisent poussent les OEM et les utilisateurs finaux à rechercher des fournisseurs capables de livrer des packages complets au lieu de consacrer leurs propres ressources à l’ingénierie et au développement. Plusieurs facteurs clés de l’industrie sont à l’origine de ce mouvement.

  • Se concentrer sur les compétences de base: les OEM qui construisent des machines hautement spécialisées réalisent la valeur de la concentration des ressources d’ingénierie sur l’amélioration des fonctions de base de leurs machines. Il est donc plus intéressant d’externaliser la création de fonctions de mouvement à des fournisseurs ayant une expertise éprouvée.
  • Combinaison des fonctions de commande et mécaniques: les constructeurs de machines et les utilisateurs reconnaissent les avantages de traiter les technologies de mouvement comme une seule discipline. La combinaison de plusieurs technologies en sous-ensembles complets offre des économies d’échelle et des avantages de conception.
  • Ingénieurs de nouvelle génération: les diplômés en ingénierie récents peuvent être plus enclins à utiliser des sous-ensembles multifonctions que leurs prédécesseurs en raison des rôles d’ingénierie devenant plus exigeants dans des entreprises de plus en plus lean.
  • Rénovation des lignes de production existantes: Pour répondre à la demande de personnalisation et aux capacités de l’industrie 4.0, les fabricants modernisent les lignes de production. L’utilisation de sous-ensembles avec des interfaces de contrôle d’ingénierie ouvertes qui communiquent avec les systèmes existants, quel que soit le langage de programmation, simplifie les transitions.
  • Consolidation des fournisseurs: Plutôt que de compter sur plusieurs fournisseurs, le personnel d’ingénierie et les agents d’achat souhaitent qu’une seule source conçoive, combine et fournisse autant de composants que possible.
  • Mondialisation de l’utilisateur final par l’utilisateur final: les chaînes d’approvisionnement mondiales conduisent de nombreux fabricants à rechercher des OEM qui prennent en charge leurs produits, de l’ingénierie à la livraison et à la maintenance à long terme.

Des sous-ensembles bien conçus avec des composants linéaires, des moteurs électriques, des commandes et des capteurs permettent aux constructeurs de machines de construire rapidement et facilement des systèmes de fabrication complexes.

Applications de sous-assemblage

Dans de nombreuses applications, les sous-ensembles prêts à l’emploi construits à partir d’équipements standard répondent facilement aux exigences des clients. Cependant, ces sous-ensembles nécessitent souvent une ingénierie personnalisée pour répondre aux spécifications spéciales ou uniques. Dans les deux cas, il existe des avantages à travailler avec un fournisseur à source unique pour fournir les deux.

Les machines prêtes à l’emploi fabriquées avec des modules linéaires standard et des blocs fonctionnels de commande préconfigurés peuvent convenir à des applications telles que le transport de matériaux entre les lignes de production. Les autres applications incluent les machines pick-and-place, le stockage et la récupération automatisés, la palettisation et la manipulation d’outils pour les opérations d’usinage.

Pour des projets plus complexes et uniques, les sous-ensembles personnalisés répondent aux défis des profils de mouvement de précision, de la précision de l’outillage et de l’élimination des vibrations dans les systèmes de fabrication complexes. Par exemple, dans l’industrie de la fabrication de semi-conducteurs, nos ingénieurs ont développé un sous-ensemble de levage de tranche pour un mouvement ultra-fluide lors du déplacement de tranches de semi-conducteur délicates entre des points de processus. Ils ont créé un sous-ensemble rentable en utilisant les vis à billes et les servomoteurs de l’entreprise avec la machine existante. Ce sous-ensemble a dépassé un objectif de 5 millions de cycles et réduit les coûts de 30% par rapport à une version OEM interne.

Dans une autre application, notre équipe a conçu un sous-ensemble de transport linéaire pour déplacer des échantillons de laboratoire dans un outil de diagnostic médical. Le sous-ensemble compact nécessitait une ingénierie précise pour s’adapter à la machine existante. Le résultat a été une conception rentable qui a permis à la machine de concentrer ses ingénieurs sur ses compétences de base.

Les constructeurs de machines et les utilisateurs finaux reconnaissent les avantages de traiter les technologies de commande de mouvement et de mouvement linéaire comme une seule discipline. La combinaison des deux dans des sous-ensembles complets offre des économies d'échelle et des avantages de conception.Les constructeurs de machines et les utilisateurs finaux reconnaissent les avantages de traiter les technologies de commande de mouvement et de mouvement linéaire comme une seule discipline. La combinaison des deux dans des sous-ensembles complets offre des économies d’échelle et des avantages de conception.

Choix d’un sous-assemblage

L’efficacité, la fiabilité et la maintenabilité à long terme dépendent des performances des composants et des capacités d’ingénierie du fournisseur. Une condition préalable au choix est de bien comprendre les capacités de cette entreprise, y compris ses produits de mouvement, ses ressources et son expérience en ingénierie et ses capacités de fabrication.

La force d’un fournisseur de sous-ensembles représente plus que des produits éprouvés dans des milliers d’installations dans le monde. Il est essentiel qu’ils disposent à la fois de produits haut de gamme et d’une expertise technique. L’expertise en ingénierie comprend une connaissance approfondie des exigences de conception pour dimensionner, sélectionner et combiner les composants appropriés, et une expérience de la programmation de systèmes de contrôle de mouvement.

Il est important de prendre en compte les facteurs de conception lorsque vous travaillez avec des fournisseurs pour tirer pleinement parti de la polyvalence et des économies de coûts des sous-ensembles. Par exemple, une équipe de conception devrait examiner la mécanique avant de concevoir la conception de l’électronique et des commandes. La spécification des composants électriques avant que la mécanique puisse perdre du temps et entraîner des retouches.

Les sous-ensembles prêts à l'emploi qui utilisent des modules linéaires standard et des blocs de fonction de contrôle préconfigurés basés sur des applications courantes peuvent convenir à des applications telles que le transport de matériaux entre différentes lignes de production.Les sous-ensembles prêts à l’emploi qui utilisent des modules linéaires standard et des blocs de fonction de contrôle préconfigurés basés sur des applications courantes peuvent convenir à des applications telles que le transport de matériaux entre différentes lignes de production.

Les composants mécaniques du système influencent des paramètres tels que l’inertie et le couple du moteur. Et les facteurs mécaniques de charge, d’orientation, de vitesse, de déplacement, de précision, d’environnement de fonctionnement et de rapport cyclique sont essentiels. En ne clouant pas la mécanique en premier, cela peut conduire à sélectionner des systèmes mécaniques inutilement grands ou coûteux plus tard.

Par exemple, si l’OEM ou l’utilisateur final force une conception à utiliser un moteur spécifique sans tenir compte de ces critères, il peut falloir des composants mécaniques plus grands pour gérer le couple ou l’inertie du moteur que ce qui était nécessaire.

Les concepteurs doivent également prendre en compte le contrôleur de mouvement et les lecteurs afin qu’ils soient compatibles avec les caractéristiques du lecteur linéaire. Les paramètres du contrôleur de mouvement et du variateur doivent avoir les limites de couple et de fin de course correctes et sûres programmées pour garantir que le module linéaire ne dépasse pas ses limites et ne se bloque pas. De même, si un module entraîné par vis à billes a une répétabilité de position de 0,010 mm, le codeur doit respecter ou dépasser cette spécification; sinon, vous ne pourrez pas profiter pleinement de la précision de la vis à billes.

Un moteur surdimensionné pourrait potentiellement dépasser la limite de couple d’un module, provoquant une défaillance mécanique ou une inertie et des problèmes de tassement. Un tassement imprévisible peut être un problème pour les applications de précision. Une trop grande inertie du moteur pour le module peut rendre difficile d’atteindre la position souhaitée, donc les temps de cycle globaux peuvent être trop longs. il est impératif de dimensionner ensemble les composants mécaniques et électriques pour obtenir un rapport d’inertie un à un idéal, ou aussi proche que possible de ce rapport, surtout lorsque la précision est critique. La consommation électrique minimale est également importante pour les clients qui cherchent à réduire leur impact environnemental.

De même, la sélection de modules linéaires sur la base de critères de performance surestimés de manière inexacte peut entraîner plus de complexité et de dépenses que nécessaire. Le fournisseur idéal offrira une gamme d’options d’entraînement mécanique appropriées pour répondre aux critères de performance, notamment des vis à billes, des courroies dentées et des entraînements de moteurs linéaires. Il est également important de s’assurer que les ingénieurs électriciens et mécaniciens du fournisseur comprennent et communiquent tous les paramètres établis pour chaque module linéaire.

Ce sous-ensemble d'élévation de tranche de semi-conducteur Bosch-Rexroth fournit un mouvement fluide pour déplacer les tranches de semi-conducteur entre les points de traitement.Ce sous-ensemble d’élévation de tranche de semi-conducteur Bosch-Rexroth fournit un mouvement fluide pour déplacer les tranches de semi-conducteur entre les points de traitement.

Travailler avec les fournisseurs

Pour obtenir des sous-ensembles de mouvement qui répondent aux exigences d’un projet donné, travaillez avec des fournisseurs qui testeront le fonctionnement avec des équipements de production et des processus qualité de pointe. Les principales capacités à évaluer comprennent:

  • Plans de qualification des produits avec contrôles documentés liés à la fabrication.
  • Programmes standardisés d’évaluation de la qualité des fournisseurs (SSQA) qui comprennent des audits d’entreprise complets.
  • Test de fiabilité.
  • Capacités de mesure de précision, y compris l’inspection au laser des sous-ensembles finis si nécessaire.
  • Certifications majeures de l’industrie, notamment ISO 9001, ISO 14001 et ISO 18001.

Outre le portefeuille de produits et les capacités de fabrication, il est important de considérer les ressources globales / locales d'un fournisseur de sous-ensemble pour l'ingénierie collaborative, la gestion de projet et le support.Outre le portefeuille de produits et les capacités de fabrication, il est important de considérer les ressources globales / locales d’un fournisseur de sous-ensemble pour l’ingénierie collaborative, la gestion de projet et le support.

Enfin, outre le portefeuille de produits et les capacités de fabrication, il est également important de prendre en compte les ressources mondiales et locales du fournisseur pour l’ingénierie collaborative, la gestion de projet et le support. Le respect de ces critères est crucial pour un fournisseur de sous-ensemble qui cherche à unir ses forces à ses clients pour développer des systèmes mécatroniques répondant aux exigences de performances, de fabrication et de réduction des coûts.

Richard Hansen est ingénieur principal en automatisation et Richard Vaughn est le directeur de l’ingénierie d’automatisation chez Bosch-Rexroth Corp.

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