Mise en œuvre de l'anti

Jul 10, 2023

L'intégration de vis-mères avec des moteurs pas à pas est une méthode simple et économique pour obtenir un mouvement linéaire précis. Mais atteindre cette précision nécessite un guidage anti-rotation, qui doit soit être ajouté en externe par l'utilisateur, soit être conçu par le fabricant. Déterminer quelle option vous convient nécessite une analyse de votre besoin d'un système de guidage et une évaluation des avantages et des inconvénients de chaque approche.

Les principaux composants d'une vis-mère motorisée traditionnelle (MLS) sont un moteur pas à pas, une vis-mère et un écrou qui se connecte à la charge de différentes manières. Lorsque le moteur tourne la vis mère, l'écrou et la charge connectée doivent se déplacer vers l'avant ou vers l'arrière pour obtenir le positionnement requis pour l'application. Mais si cet écrou n'est pas sécurisé, il tournera avec la vis et aucun mouvement ne se déplacera sur l'axe.

Il existe deux approches principales pour stabiliser l'écrou afin d'éviter ce problème. La première consiste à créer vous-même un système de guidage externe ; l'autre consiste à acheter un système dans lequel la conception du fabricant de l'actionneur sécurise déjà l'écrou.

Si vous utilisez déjà un actionneur linéaire motorisé (MLA) et que vous disposez des connaissances et des ressources techniques nécessaires, vous pouvez concevoir et ajouter vous-même un ensemble anti-rotation. Si votre application a des longueurs de course supérieures à 2,5 pouces, des charges supérieures à 200 lbf et des vitesses supérieures à 20 pouces/s, un système externe peut être votre meilleur choix. Construire votre propre système de guidage peut être un processus long et quelque peu risqué.

Le facteur probablement le plus critique dans le choix d'une stratégie d'orientation externe ou interne est la quantité d'espace disponible pour les structures externes. Les approches courantes pour une approche externe comprennent une combinaison de rails profilés, de rails linéaires ou d'autres ensembles ancrés qui se fixent à l'écrou pour guider ses mouvements avec précision (Figure 1). Ensuite, selon votre conception, la nomenclature inclura les fixations, les accouplements et d'autres composants. La manière dont vous montez le système, fixez la charge et assurez-vous de l'alignement sont également des facteurs de réussite essentiels.

Si vous résolvez correctement les problèmes ci-dessus, la création de votre propre système de guidage peut vous donner un peu plus de flexibilité dans la cartographie d'un système à votre application et peut entraîner une légère baisse du coût des composants, en particulier si le temps et la maintenance à long terme ne sont pas pris en compte. Mais pour les petites applications, il est presque toujours préférable que le guidage anti-rotation soit intégré par le fabricant, car le coût total de l'installation, y compris le temps de conception et d'autres éléments, est souvent inférieur.

La figure 2 montre un système de pipetage utilisant un actionneur avec un système de guidage intégré. L'intégration de toute la technologie de guidage dans l'actionneur rend le système beaucoup plus simple. La plupart des fabricants réalisent le guidage nécessaire en entourant l'arbre de la vis mère d'un tube de couverture, ce qui empêche l'écrou de tourner tout en lui permettant de se déplacer d'avant en arrière en douceur.

Dans certains actionneurs linéaires à moteur pas à pas, le tube de protection est en aluminium et se fixe au moteur, qui est monté fermement sur une surface stable (Figure 3). Des cannelures moulées dans le tube capturent l'écrou pour l'empêcher de tourner, permettant ainsi une translation de mouvement linéaire à travers la vis mère. L'écrou est fixé à un tube d'extension en acier inoxydable qui se connecte à la charge, la déplaçant vers l'avant ou vers l'arrière, un peu comme un actionneur traditionnel.

L'achat d'actionneurs linéaires à moteur pas à pas avec anti-rotation intrinsèque élimine le temps, le coût et la maintenance nécessaires à sa construction vous-même. Cela réduit également la nomenclature des matériaux que vous devez gérer et le coût à long terme de possession et d'exploitation de vos actionneurs. Il est également aligné en usine, ce qui contribue à des performances fiables et continues.

De nombreuses applications de haute précision avec des courses relativement courtes peuvent bénéficier de cette approche. En plus des applications impliquant le sondage à partir de positions verticales pour distribuer des produits chimiques - comme les applications de pipetage illustrées - d'autres exemples incluent le contrôle de vanne proportionnel de précision, le réglage de la platine de la lame de microscope et l'inclinaison de l'écran d'ordinateur.

Généralement, les actionneurs linéaires de moteur pas à pas sont disponibles pour les tailles de moteur pas à pas standard (tailles de châssis de moteur NEMA 8, 11, 14, 17 et 23), simples ou doubles empilés, avec une variété d'options d'enroulement de moteur et d'options de résolution linéaire allant de 0,063 à 7,5 μin de course linéaire par pas. Les offres disponibles peuvent différer dans leur capacité à gérer les charges radiales et de moment, la capacité à intégrer d'autres appareils, la visibilité des pièces rotatives, les options de montage et la capacité de personnalisation, il est donc sage de considérer vos besoins dans ces domaines avant d'en acheter un.

Manipulation de charges radiales et momentanées. Bien que la plupart des applications associées impliquent des charges axiales, un système correctement installé doit pouvoir atteindre des charges radiales ou de moment de cinq à dix pour cent de la charge axiale. Si votre application nécessite une manipulation de charge radiale et momentanée, recherchez des actionneurs avec des bagues intégrées ou d'autres caractéristiques qui offrent cette capacité pour la "charge latérale".

Intégration d'appareils externes. Il y a certainement une tendance à intégrer plusieurs appareils pour améliorer le contrôle et réduire les coûts de maintenance. Il peut, par exemple, être souhaitable de fixer des codeurs linéaires à l'arrière du moteur pas à pas. Pour garder cette option ouverte, évitez les assemblages dans lesquels la vis dépasse à l'arrière du moteur.

Montage. Si vous remplacez des moteurs existants, vous pouvez vous épargner des ennuis en achetant un moteur avec des modèles de trous de boulon conformes à la norme NEMA. Les positions des trous peuvent toujours être personnalisées, mais commencer par la norme NEMA vous évitera des problèmes lors de l'achat initial et dans le futur.

Personnalisation.En plus de la personnalisation du motif des trous de boulon, les options de personnalisation incluent l'usinage des extrémités, le câblage, le câblage et les connecteurs.

Si vous disposez de ressources qualifiées en interne, la création de votre propre guidage anti-rotation pour votre actionneur à vis-mère motorisé intégré peut présenter des avantages en termes de coûts à court terme ; cependant, l'achat d'un actionneur linéaire à moteur pas à pas intégré vous permettra d'accélérer la production et de fournir un mouvement plus précis et fiable, tout en réduisant la maintenance à long terme et le coût total de possession.

Cet article a été écrit par Julian Anton, ingénieur de conception, chez Thomson Industries, Wood Dale, IL. Pour plus d'informations, cliquez ici .

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de février 2019 de Motion Design Magazine.

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