À la recherche d'un outil PECM plus efficace, un client a cherché à remplacer les actionneurs hydrauliques. Les actionneurs hydrauliques conventionnels, bien qu'efficaces, imposaient des limites à la vitesse de production des pièces qui entravaient l'objectif global d'amélioration continue de l'entrepris
Après des discussions techniques approfondies, un actionneur à aimant mobile monophasé multibobine « sans fer » avec un concept de refroidissement par eau a été choisi. Lors de l'intégration dans les machines du client et des tests sur la ligne de production, le module actionneur a doublé la productivité de la machine. Le succès obtenu lors de la transition de l'entraînement hydraulique à l'entraînement électromécanique souligne la puissance des innovations sur mesure.
Des mouvements
plus rapides
À l'épreuve
du temps
Plus
précise
Thermiquement
stable
Problème et approche
Lors du développement de sa nouvelle génération d'outils PECM, un client souhaitait s'éloigner des actionneurs hydrauliques conventionnels en raison de leurs limitations en termes de vitesse de production de pièces. Ils voulaient passer à un actionneur électromécanique.
PECM est un processus d'usinage électrochimique, qui nécessite une plateforme mobile à grande vitesse pour l'élimination électrochimique sans contact de matériau métallique selon une projection inversée. L'outil doit fonctionner avec une grande précision et un très petit jeu de travail.
On a demandé à Magnetic Innovation de développer une solution appropriée - un actionneur électromécanique capable de fournir des forces d'impulsion allant jusqu'à 10 kN pour faire osciller l'électrode de l'outil. D'autres spécifications pour l'actionneur électromécanique comprenaient:
- Haute précision
- Écart de travail minimal
- Précision de reproduction de 2 à 5 µm
- Fortes accélérations d'environ 35 m/s^2 avec une masse en mouvement de 150 kg
Les exigences spécifiques nécessitaient un moteur sur mesure. Les moteurs disponibles dans le commerce ne pouvaient pas fournir le niveau de précision, la précision de la force d'impulsion et l'accélération élevée requis pour passer de l'entraînement hydraulique à l'entraînement magnétique. En choisissant la personnalisation, ils ont montré leur engagement à créer une application évolutive pour le secteur dans lequel ils opèrent.
Plan d'approche
Sur la base des premières discussions techniques, il est apparu assez rapidement qu'une solution à aimant mobile relativement grand était l'approche la plus réalisable. Après avoir étudié diverses topologies d'actionneurs, la décision a été prise de procéder avec un actionneur à aimant mobile monophasé multi-bobines « sans fer ».
L'actionneur à aimant mobile présente l'avantage de minimiser les effets de force parasite au sein de l'électromécanique. À côté de cela, il existe des paramètres très favorables pour la dynamique des boucles de contrôle et l’intégration de l’électronique de puissance.
L'objectif était de concevoir et de construire un actionneur qui atteindrait des performances optimales dès le départ, le rendant ainsi adapté aux tests de performances et à la production en série ultérieure.
Pour minimiser la taille de l'actionneur magnétique électromécanique, nous avons décidé d'intégrer un refroidissement par eau. Ce type d'actionneur est très adapté au refroidissement par eau, car les bobines sont situées dans la partie statique de l'actionneur.
Une fois la phase de conception terminée, un outillage dédié à l’assemblage des bobinages et des aimants a été développé pour permettre la construction d’un premier prototype. Le prototype a été qualifié en interne pour valider toutes les données de performances et les exigences du client.
Solution
Après intégration dans les machines du client et tests approfondis sur la ligne de production, l'actionneur s'est révélé être un succès. Cette transformation de l'actionneur hydraulique à l'actionneur électromécanique a entraîné des réductions de coûts significatives.
La mise en œuvre de l'actionneur personnalisé a amélioré la productivité de la machine, doublant ainsi le rendement. Cette productivité améliorée a permis au client de réduire le coût de production des pièces existantes, les rendant ainsi plus viables économiquement. De plus, l'amélioration de la productivité a permis l'adoption du procédé PECM pour la production de nouvelles pièces, élargissant ainsi la gamme de composants pouvant être fabriqués efficacement avec cette méthode avancée.
Aujourd'hui, le module actionneur fait désormais partie intégrante d'un outil de production PECM performant. En fin de compte, l’objectif de transition de la propulsion hydraulique à la propulsion électromécanique a été atteint, soulignant la puissance de l’innovation sur mesure dans le progrès technique.
Paramètres
- Plus rapides mouvements possibles par rapport à l'hydraulique.
- Plus précis grâce à l'utilisation d'une boucle de contrôle à large bande passante.
- Principe d'actionneur thermiquement stable avec utilisation du refroidissement par eau.
- Prêt pour l'avenir, d'autres améliorations possibles.
- Faible contribution aux perturbations électromagnétiques.
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