Expert Blog

Du moteur au système d'entraînement

DDE-V35.2_Positioning_Controller_DoorDrive_ohne_TextDDE-V35.2_Positioning_Controller_DoorDrive_ohne_Text

maxon motor évolue et passe progressivement du rôle de fournisseur de composants à celui d'un fournisseur de solutions système. Les composants étant des moteurs, des réducteurs, des codeurs, ainsi que des commandes de vitesse et de positionnement. Nous entendons par système des solutions d'entraînement complètes, au sens d'unités mécatroniques et de sous-systèmes intégrés dans un contexte plus vaste. Le point fort passe des différents composants utilisés à la fonctionnalité principale à remplir.

Le point de départ est un composant personnalisé, un moteur plat plus précisément. Le rotor a été perforé pour améliorer la dissipation de chaleur, et la connexion à l'électronique d'entraînement du moteur du client demande un câble et un connecteur spéciaux. Au début, la destination précise du moteur et de ses interfaces mécanique et électrique est inconnue. Une fois que le client a fourni tous les détails, il est clair que le moteur entraîne une articulation robotique. Une solution système intégrée est parfaitement adaptée à l'espace très restreint disponible, combiné à l'assemblage complexe de la solution existante et à la nécessité de fonctionnalités supplémentaires.


Exigences mécaniques
· Vitesse réduite et couple élevé exigent un motoréducteur
· Amplitude de mouvement à la sortie du réducteur: environ 120°
· Blocage de l'articulation en cas de panne de courant (frein de maintien)
· Possibilité de relâcher le blocage. Le système peut ne pas être auto-bloquant.
· Câbles traversant les articulations


Exigences électriques et électroniques
· Pilote du moteur sans balais (régulation de la commutation, du courant et de la vitesse comprise)
· Communication avec une commande maître de niveau supérieur
· Capteur angulaire pour sortie moteur et réducteur, information relative à la position à envoyer au maître

Tout cela doit se dérouler dans un environnement aux dimensions et au poids prédéfinis. Il est impératif de maintenir les émissions (température, vibrations et bruit audible) à un faible niveau. Fonctionnant sur batteries, le système doit présenter un bon rendement énergétique. Et bien sûr, les coûts sont à prendre en compte.


La liste des exigences met en lumière les aspects à prendre en compte lors de la conception d'une solution intégrée. Seule une communication ouverte et intense entre le client et l'intégrateur système peut clarifier ces aspects.

driven_0217_expertise_1_E.WEB

Délimitation système

Première question à laquelle répondre: De quoi le système doit-il se composer? Où fixer les limites raisonnables du système au vu des fonctionnalités requises? À quoi ressemblent l'environnement système et les interfaces mécaniques et électriques? Comment s'échangent les informations et comment communique l'utilisateur final avec le système entier?

Le développement de systèmes complexes nécessite les connaissances et les points de vue de différentes personnes. Comment organiser au mieux la communication pour que tout le monde comprenne la même chose et s'efforce d'atteindre les mêmes objectifs? Un système de boîte noire, comme représenté ci-dessus, peut être une solution. Une approche top-down, qui ne se perd pas dans les détails, est également efficace. Un autre aspect est souvent ignoré lorsque des systèmes complets sont utilisés: Comment prendre en compte les besoins de l'utilisateur final?
 

Conception des systèmes

Le déclenchement du développement d'un système peut comporter des éléments importants pour la formulation des objectifs à atteindre. S'agit-il d'un nouveau développement? S'agit-il d'améliorer une solution existante? Pourquoi la solution existante n'est-elle pas satisfaisante? Une conception s'appuie toujours sur l'analyse d'une situation: Quelle est la finalité de l'application? À quoi ressemble le contexte du système? Il est important de formuler le catalogue d'objectifs de manière neutre, sans privilégier aucune solution. Dans l'exemple ci-dessus, le blocage inhérent à une panne de courant peut aussi être réalisé via un réducteur auto-bloquant ou un frein de maintien.

driven_0217_expertise_2_E.WEB

Solutions

Le catalogue d'objectifs sert de base à l'élaboration de différentes solutions dont il faut évaluer l'adéquation. Les solutions possibles recourent souvent à des produits existants. À cet égard, mentionnons la plateforme de produits maxon élaborée ces dernières années. Elle permet de recourir à des composants existants et établis pour développer le système. Ces composants sont en outre rapidement modifiables si besoin est. Ces solutions minimisent les risques technologiques et économiques, et requièrent peu de temps.

La plupart du temps, les systèmes maxon apparaissent dans un contexte mécatronique qui combine les composants mécaniques et électroniques: mécanismes d'entraînement, actionneurs, capteurs, contrôleurs. L'importance du logiciel ne cesse de croître, notamment sous forme de firmware de contrôleur ou d'un programme informatique pilotant une installation complète.

« Quand l'on examine plusieurs solutions, il faut comparer ce qui est comparable.»

Lorsque l'on examine plusieurs solutions, il faut comparer ce qui est comparable. Pour le client, par exemple, les coûts d'un système intégré doivent être alignés non seulement sur le coût des composants individuels, mais aussi sur ceux des interfaces et du montage.
 

Conditions économiques limites

Une question survenant inévitablement lors de l'analyse de la situation est de savoir si et à partir de quand un nouveau design est rentable. Quels volumes sont-ils possibles dans quelle période? Il est nécessaire de disposer d'une estimation réaliste des marchés. Et de déterminer si les coûts d'ingénierie non récurrents et les coûts d'outillage doivent être inclus dans le prix du produit ou être comptabilisés à part. Dans le principe, le calcul d'une valeur nette actuelle (NPV, net present value) peut être utile pour prendre la décision économique de lancer un projet. D'autres critères importants sont des considérations sur l'adéquation stratégique et une analyse des risques du projet.


Pour résumer, hormis les aspects présentés ici, suivez les opérations et les procédures expliquées dans le manuel «Sélection des microentraînements de haute précision».
 

Et au fait

La solution proposée pour l'articulation de hanche robotisée comprend le moteur sélectionné à l'origine, avec une électronique intégrée basée sur la plateforme du contrôleur maxon ESCON et combinée avec un réducteur spécial. Des codeurs intégrés donnent la position du moteur et celle du réducteur. Logé dans le boîtier compact, un frein de maintien spécialement conçu agit directement sur le rotor. Le montage de ce système intégré est plus rapide et plus simple pour le client que celui de solutions faites de composants isolés.
 

Auteur: Urs Kafader

© by © maxon motor ag