Pourquoi utiliser un contrepoids ?
Les platines à moteur linéaire offrent une excellente précision, des performances dynamiques et une grande fiabilité. Les contrôleurs Zaber combinent ces performances élevées avec l’écosystème Zaber facile à utiliser, offrant une compatibilité parfaite avec une large gamme de produits de contrôle de mouvement et permettant même aux débutants d’accéder à un contrôle de mouvement au niveau nanométrique en quelques minutes. Malgré leurs excellentes performances, les platines à moteur linéaire ne sont pas bien adaptées aux applications verticales sans modification. Alors que les platines à vis à pas fin sont intrinsèquement autobloquantes, le mécanisme d’entraînement électromagnétique direct des platines à moteur linéaire signifie qu’elles tomberont de manière incontrôlable en cas de coupure de courant pendant leur fonctionnement en orientation verticale. De plus, comme les moteurs linéaires ne peuvent pas compter sur des réductions d’entraînement mécaniques telles que des vis ou des boîtes de vitesses, ils doivent compenser le poids total d’une charge utile, ce qui entraîne une importante génération de chaleur.
Figure 1 : Les platines à moteur linéaire telles que la X-LDM-AE de Zaber ci-dessus tomberont de manière incontrôlable si l’alimentation est coupée en position verticale.
Pour rendre les platines à moteur linéaire adaptées aux applications verticales, il est nécessaire d’ajouter un contrepoids afin de compenser le poids de la masse mobile et de la charge utile de la platine. Idéalement, la force du contrepoids doit parfaitement équilibrer le poids du système, mais il arrive parfois que cette force soit légèrement décalée si l’on souhaite obtenir une légère rétraction vers le haut ou vers le bas en cas de coupure de courant.
Types de contrepoids
Contrepoids magnétiques réglables Zaber Presque tous les contrepoids magnétiques disponibles dans l’industrie ont des forces de sortie fixes réglées en usine, ce qui limite le système à une plage de charge utile très étroite. Pour dépasser cette limitation, Zaber a développé un contrepoids magnétique à force réglable exclusif, permettant à l’utilisateur d’ajuster avec précision la force de sortie en quelques secondes. Cela permet non seulement d’utiliser une gamme de charges utiles beaucoup plus large, mais aussi d’ajuster le contrepoids pour qu’il s’élève ou s’abaisse légèrement en cas de coupure de courant. Cette conception offre le meilleur des deux mondes, combinant les avantages d’un contrepoids magnétique en termes de performances et de fiabilité avec la simplicité de réglage d’un contrepoids pneumatique.
Figure 2 : Zaber propose des contrepoids magnétiques à force réglable.
Fonctionnement
Le principe de base du contrepoids magnétique réglable est remarquablement simple. Considérons deux aimants rectangulaires séparés par une distance D. Une force FN est nécessaire pour maintenir les aimants séparés. La force FN n’est pas adaptée au levage, car elle dépend fortement de la distance D.
Considérons maintenant le cas où l’aimant de droite est également décalé verticalement d’une hauteur H. Une force de recentrage supplémentaire, FT, est développée entre les aimants. La force FT dépend de la distance D, mais reste constante pour une large plage de décalage H. Si des roulements sont utilisés pour compenser la force FN, la force FT peut être utilisée pour fournir une force de levage constante. La force de levage peut être ajustée à l’aide d’un mécanisme qui modifie la distance D.
Figure 3 : Principe de fonctionnement de base du contrepoids magnétique.
Il convient de souligner que lorsque les aimants se chevauchent complètement ou cessent de se chevaucher, la force de levage diminue rapidement. Cependant, il existe une large plage de force constante au milieu qui convient à une utilisation comme contrepoids. L’interaction entre la distance D, le décalage H et la force de levage FT est illustrée ci-dessous.
Figure 4 : Il existe une large plage de force constante lorsque les aimants se chevauchent partiellement.
Le réglage de D modifie la force. La théorie simple qui sous-tend ce contrepoids se traduit en fin de compte par une conception hautement fiable. Certaines pièces mobiles sont nécessaires pour régler la distance D, mais une fois la force réglée, l’interaction est purement magnétique. Comme la plupart des platines à moteur linéaire sont équipées de roulements surdimensionnés pour assurer la rigidité plutôt que la capacité de charge, la force normale FN n’est pas un problème.
Platines verticales Zaber
Zaber propose des contrepoids magnétiques réglables sur ses platines verticales des séries X-LDA-AEZ et X-LDM-AEZ. Ces platines à moteur linéaire ultra-précises sont équipées de roulements à rouleaux croisés à faible frottement, ce qui les rend particulièrement adaptées à la conception de contrepoids magnétiques, car il n’y a pas de frottement supplémentaire susceptible de nuire aux performances ou à la répétabilité des petits pas. Grâce à la nature non influente de ces contrepoids, la précision, la répétabilité et les spécifications de déplacement incrémental minimal des platines restent inchangées par leur ajout. Les contrepoids magnétiques constituent également un excellent complément à la fiabilité de la conception du moteur linéaire à aimant mobile. Même avec le contrepoids, les roulements linéaires sont les seules pièces mobiles de ces platines.
Figure 5 : Les platines des séries X-LDA-AEZ et X-LDM-AEZ de Zaber sont équipées de contrepoids magnétiques réglables.
