Dans les systèmes mécatroniques modernes, les performances des actionneurs ne sont plus évaluées uniquement en fonction du couple ou de la vitesse. La consommation d’énergie, la contrôlabilité, les dimensions, le poids et la surveillance intelligente sont devenus des caractéristiques déterminantes de la prochaine génération de systèmes de mouvement. Cet article compare trois architectures d’entraînement représentatives : un Faulhaber 2232 BX4 miniature, un Faulhaber MCS 3268 BX4 puissant et un entraînement industriel standard 48 V à faible inertie sous un cycle de positionnement identique de 180°.
1. CONDITIONS DE MOUVEMENT ET D'ANALYSE
Chaque système effectue un demi-tour (180° = π rad) en 0,25 s, puis reste au repos pendant 1,0 s. Couple statique demandé par l’application 0,1 Nm. La vitesse angulaire maximale est de 18,9 rad/s, avec une accélération de ≈ 228 rad/s². Les pertes d’inertie et de veille sont prises en compte. Le « courant à l’arrêt » est pris en compte pendant l’arrêt.
2. INTERPRÉTATION DE L'EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE
Bien que l’application nécessite moins de 0,001 J d’énergie cinétique, ce sont le courant à l’arrêt, le zerokiss et le couple d’accélération qui sont les facteurs dominants influençant le rendement.
- Commande dynamique
Tous les systèmes ont un rapport d’inertie acceptable, mais le MCS 3268 offre les meilleures performances et une bande passante élevée en termes de comportement dynamique et de stabilité. Les systèmes Faulhaber, avec une inertie réfléchie extrêmement faible de la charge, peuvent accélérer rapidement et réaliser un contrôle précis avec des pics de courant minimaux. Ceci est déterminé par la vitesse d’entrée élevée des réducteurs planétaires Faulhaber et par la vitesse nominale élevée des moteurs Faulhaber à faible inertie. Idéal pour les systèmes alimentés par batterie, cela réduit le besoin d’alimentations et de sections de câbles surdimensionnées.
- Rendement mécanique
Le rendement de 96 % du réducteur à engrenages de l’unité industrielle dépasse les 82 % des étages planétaires du réducteur planétaire Faulhaber. Avec ces charges légères, le couple zerokiss est déterminant. Chez Faulhaber, ce couple (6 à 10 mNm) est au moins 6 fois inférieur à celui d’un réducteur planétaire traditionnel (40 à 80 mNm). La différence en termes de consommation d’énergie à l’arrêt est significative. L’activation et la désactivation d’un frein EM prendraient trop de temps pour cette application dynamique et seraient tout sauf efficaces.
3. INTÉGRATION
Dimensions, poids, performances et rendement
L’électrification des applications pneumatiques existantes dans le domaine de l’automatisation et de la robotique nécessite certains indicateurs de performance importants. Le poids, les dimensions et la vitesse sont déterminants, et Faulhaber obtient ici des résultats nettement supérieurs à ceux des composants industriels standard. Le rendement et les performances d’un composant électrique sont toujours bien meilleurs et plus stables que ceux des actionneurs pneumatiques.
L’intégration de ces composants dans un projet industriel ou robotique se fait aujourd’hui de manière transparente. Cela est possible grâce aux réseaux CanOpen, Ethercat et Profinet pris en charge.
Grâce à l’utilisation des profils de mouvement CiA402, cela est même indépendant de la marque.
Faulhaber a intégré une fonction spécifique qui enregistre le courant maximal et moyen pour chaque mouvement. Cela permet de traiter facilement ces données disponibles dans un modèle d’IA capable de faire des prévisions en matière d’entretien ou de durée de vie.
