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Arrêter, maintenir et déplacer vos charges verticales en toute sécurité avec nos solutions de réglage du mouvement

16 Aoû 2022
Experts Kollmorgen

Lorsque l'on conçoit des solutions de mouvement pour des applications verticales telles que des portiques ou des palans, des précautions particulières doivent être prises pour garantir la sécurité de l'opérateur et l'efficacité opérationnelle. Passons en revue les meilleures pratiques pour relever les défis spécifiques posés par ces systèmes.

Le problème : la gravité ne fait pas de compromis

Lorsqu'une charge dans un système d'asservissement emmagasine de l'énergie potentielle par gravité ou par effet ressort, un ou plusieurs servomoteurs doivent retenir une partie ou la totalité de la charge avec une stabilité et une fiabilité absolues, même si le moteur est stationnaire. Dans la plupart des applications industrielles, le poids et donc l'énergie potentielle de cette charge peuvent fortement varier d'un jour, voire d'un moment, à l'autre.

La décélération de ces forces variables jusqu'à l'arrêt ou leur accélération depuis l'arrêt les amplifie considérablement par rapport à une application horizontale où la charge est principalement supportée par des éléments structuraux tels que des poutres, des tirants et des paliers plutôt que par un moteur, un réducteur, les freins ou d'autres éléments mécaniques.

Vous ne pouvez pas accepter une chute de la charge, qui pourrait entraîner la perte de produits, des interruptions du processus ou des blessures.

De plus, même si les charges d'inertie et l'énergie potentielle varient pendant et entre les cycles de production, vous tenez à ce que le système conserve un débit de production constant. Vous voulez une commande de frein sécurisée pour que les opérateurs puissent interagir comme il convient avec la ligne de production, sans arrêter l'équipement ou céder à la tentation de contourner des fonctions de sécurité comme des portes ou des cages. Vous recherchez aussi une solution pour tester régulièrement les capacités de freinage de sécurité avec un minimum de perturbations.

Tous ces besoins sont rendus plus complexes par le caractère implacable de la gravité. Puisque la gravité n'a que faire de la sécurité, cette dernière doit être votre priorité absolue, sans faire aucun compromis.

Réglez votre axe correctement du premier coup

Lorsqu'on définit les paramètres de freinage, comme la zone morte ou la durée d'engagement du frein, il est facile d'émettre des hypothèses qui ne pourront pas être concrétisées dans des conditions réelles. Ces hypothèses erronées induisent un processus excessivement répétitif de réglages et d'essais qui peut allonger votre cycle de développement, voire créer des problèmes de sécurité.

Par exemple, il serait faux de supposer que le retard de freinage puisse être nul. Ce n'est pas possible, car il y a toujours un délai d'attente et un temps de réaction lorsque le frein est actionné. Lorsqu'un servomécanisme passe du déplacement d'une charge à son maintien dans une position fixe, il existe un signal de superposition infini au moment où le capteur d'asservissement signale la position de l'axe et où la servocommande répond par des commandes de tension et de courant pour le placer dans la position cible. Cette situation se produit continuellement et très rapidement. Toutefois, un servomécanisme est par nature dynamique, toujours en train d'effectuer des microréglages et jamais complètement statique.

À un certain point, vous souhaiterez interrompre ce signal de superposition et immobiliser la charge tandis que la machine achève le processus suivant. À ce stade, le système d'asservissement doit couper l'alimentation de l'axe et employer un frein de maintien pour stopper le mouvement et maintenir la charge verticale parfaitement stable. Lorsque le moment est venu de déplacer à nouveau la charge, le processus inverse doit se produire. Le système doit supprimer le freinage et appliquer le couple en douceur pour accélérer la charge sans secousse et, bien évidemment, sans chute.

Ni les commandes ni le freinage ne sont réalisés instantanément. Lorsque l'on conçoit des applications de charge verticale, il est essentiel de tenir compte des délais inhérents aux systèmes de commande et de freinage. Au moment du réglage initial du variateur, la principale difficulté réside souvent dans le fait que les concepteurs ne peuvent pas prévoir les nombreux types de charges transportées par le système.

Comme ils ne peuvent pas connaître les grandeurs physiques intervenant dans la gestion d'une gamme complète de charges plus ou moins légères ou lourdes, les ingénieurs font leur possible pour régler le variateur de telle sorte qu'il puisse freiner et accélérer ces charges sans retard ni secousse significative. De plus, il peut être nécessaire de bloquer l'axe et de le garder solidement en place pendant toute la durée d'un quart de travail ou d'un week-end, ce qui suppose une méthodologie de commande parfaitement fiable.

Du fait de ces contraintes, les ingénieurs doivent dimensionner le système pour la charge maximale, mais aussi des charges plus légères. Pour réussir du premier coup, en minimisant le risque et en évitant un besoin excessif de tests et de modifications, il est capital de prendre en compte une zone morte et des durées d'engagement du frein correctes. Les ingénieurs de Kollmorgen disposent d'une expérience considérable dans le réglage des charges verticales et peuvent vous aider à mettre en œuvre des méthodes qui ont fait leur preuve dans diverses applications verticales.

Garantir un fonctionnement fiable à tous les coups

Pour garantir un fonctionnement toujours fiable, vous devez spécifier un système de mouvement fiable, ce qui englobe à la fois les caractéristiques et les composants de celui-ci.

Par exemple, la fonctionnalité SBC (Safe Brake Control, ou commande de frein de sécurité) incorporée dans les servocommandes AKD2G de nouvelle génération de Kollmorgen permet au système de mouvement de mettre en position un axe, de couper l'alimentation du servomoteur tout en utilisant le frein d'une manière coordonnée, et de maintenir solidement la charge en place sans arrêter l'équipement. Ceci représente un gain de productivité énorme, par exemple lorsqu'un opérateur a besoin en toute sécurité d'ouvrir une porte et de placer ou de retirer quelque chose de la ligne de production. L'axe peut être ensuite redémarré aussi rapidement et doucement qu'il a été immobilisé, et la production peut se poursuivre sans presque aucune interruption.

La fonction SBC de Kollmorgen comprend aussi un signal de sécurité sur serveur qui peut être utilisé pour déployer deux freins pour un seul moteur. Cette solution fournit la redondance nécessaire pour assurer la fiabilité du freinage en toutes circonstances, conformément aux besoins du client, aux directives en vigueur dans le secteur d'activité et aux exigences de la réglementation.

La fonction SBT (Safe Brake Test, ou test de freinage de sécurité) permet de tester les freins du moteur en appliquant le couple du moteur, frein serré, tout en surveillant le système afin de s'assurer qu'aucun mouvement ne se produit. Comme cette fonction de test est incorporée au variateur AKD2G, les opérateurs peuvent tester le système de freinage au moment qui leur convient avec un minimum de perturbation. Les fonctions de sécurité fonctionnelle intégrées au variateur suppriment aussi le besoin de solutions externes dépendant d'une intégration complexe et potentiellement sujette aux erreurs entre le contrôleur, l'API et le variateur.

Au-delà du variateur, l'ensemble du système de mouvement joue un rôle dans la fiabilité opérationnelle. Par exemple, les câbles sont souvent spécifiés après coup. Pourtant, des câbles de mauvaise qualité sur le bus de communication peuvent être sensibles à des interférences électromagnétiques susceptibles de causer des problèmes d'asservissement et de position. Des câbles de puissance ballast d'un calibre inapproprié peuvent entraîner un retour spontané du frein en position fermée, avec à la clé un franchissement imprévu du frein et des problèmes de fonctionnement.

Pour la gestion des charges verticales, une fiabilité totale est indispensable. Un partenaire de solutions de mouvement en mesure de proposer des composants fiables conçus pour opérer les uns avec les autres, de simplifier l'intégration et de fournir de puissants outils de programmation et de réglage du mouvement pourra vous aider à réussir votre conception.

Trouvez le soutien dont vous avez besoin, aux conditions qui vous conviennent

Ne vous lancez pas seul. Lorsque vous vous approvisionnez en solutions de mouvement auprès d'un revendeur plutôt que d'un véritable partenaire, vous êtes le seul expert pour assembler les produits et les faire fonctionner. Si un défaut apparaît, vous en supportez les conséquences. La collaboration avec des experts du mouvement est une approche plus efficace et franchement plus sûre.

Kollmorgen possède plus de 100 années d'expérience dans la technologie du mouvement, attestée par les moteurs, variateurs et solutions d'automatisation, etc. les plus performants et les plus fiables du secteur. Nos ingénieurs disposent d'une expérience inégalée pour aider les ingénieurs machine et robotique à atteindre leurs objectifs dans presque tous les secteurs de l'industrie qui utilisent des solutions de mouvement.

Comptez sur nos options de soutien en libre-service, comme nos outils de conception en ligne, les possibilités d'apprentissage en ligne, la base de connaissances et la communauté d'experts au sein du réseau de développeurs Kollmorgen. Et lorsque vous avez besoin d'une aide individuelle, vous savez que vous pouvez nous contacter à tout moment pour discuter, en ligne ou au téléphone, avec des ingénieurs qui connaissent parfaitement vos produits et les applications de votre secteur d'activité.

Nous voulons que vous réussissiez, selon vos conditions.

À propos de l'auteur

Kollmorgen Experts

Ce blog est le fruit d'une collaboration entre une équipe d'experts en mouvement et en automatisation de Kollmorgen, comprenant des ingénieurs, du personnel du service clientèle et des experts de la conception. Quelle que soit l'avancée de votre projet, nous sommes là pour vous aider.

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