À mesure que l'automatisation des usines augmente, la frontière entre mécanique et électrique devient un facteur clé d'amélioration de la connaissance. Tout mouvement répétitif exige une interface électromécanique à la fois fiable et capable de transférer rapidement l'alimentation à la charge et aux données. En outre, les usines ont besoin de la souplesse programmable permettant de modifier à tout moment les cycles de production.
Tout mouvement répétitif exige une interface électromécanique à la fois fiable et capable de transférer rapidement l'alimentation à la charge et aux données. En outre, les usines ont besoin de la souplesse programmable permettant de modifier à tout moment les cycles de production. L'implémentation de logiciels par l'intermédiaire de canaux de communications comme l'Ethernet et le Plug-and-Play améliore l'adaptabilité. Les données et l'alimentation doivent être transférées à cette interface électromécanique pendant que la machine est en mouvement constant. Jusqu'à récemment, cela constituait un problème entraînant un mouvement limité, de la maintenance supplémentaire et une fiabilité réduite. Désormais, il existe une solution pour le transfert de données et d'alimentation sur une interface dénuée de toute connexion mécanique : il s'agit de la connectivité sans contact ARISO de TE Connectivity (TE). La connectivité sans contact ARISO offre une association unique et hybride de technologies qui utilisent la communication RF et le transfert magnétique d'alimentation, ce qui permet la connectivité sans contact.
Les bagues collectrices constituent une technologie courante pour le transfert d'alimentation et de données. Elles nécessitent une interface mécanique qui peut entraîner des problèmes, tels que des courts-circuits ou l'usure des bagues. En outre, les faisceaux de câbles associés aux bagues collectrices peuvent limiter la mobilité.
Pour surmonter la problématique liée à la connexion directe par l'intermédiaire de bagues collectrices, quatre technologies sont couramment utilisées sur les interfaces électromécaniques. Il s'agit du couplage optique, du couplage capacitif, du couplage RF et du couplage magnétique. Dans le cas d'applications telles que les fonctions de transport de matériaux, les bras robotisés et le chargement d'outils, des limites supplémentaires s'appliquent. Ces dernières sont souvent accrues dans les environnements présentant de l'eau, de l'humidité ou de la poussière, ou encore lorsque des murs séparent les composants dans les usines intelligentes. Il existe des solutions pour lutter contre les limites liées aux quatre technologies dans un tel cadre.
Le couplage optique offre une solution d'interface à haute vitesse, ainsi que l'isolation. Cette technologie est précieuse pour de nombreuses applications en environnement de production. Toutefois, l'alignement des sections de transmission et de réception est vital. Cette interface doit être exempte de toute source d'obstruction, comme la poussière, les fluides et les structures opaques, telles que des murs ou des cloisons de compartiments. Par ailleurs, le couplage optique présente une capacité limitée en matière de transfert d'alimentation. Enfin, les DEL se dégradent avec le temps, ce qui réduit finalement la capacité globale du système.
Le couplage capacitif constitue un excellent choix pour le transfert à la fois de données et d'alimentation dans un environnement stationnaire. Toutefois, le point de transfert doit être à distance fixe et ne présenter qu'un faible désalignement. Cette restriction limite le couplage capacitif à tel point que cette technologie ne constitue pas une option viable pour une machine en rotation disposant d'une interface électromécanique.
Le couplage RF constitue une méthode populaire pour le transfert de données. Les communications NFC (Near field communications, en anglais) transfèrent les données à l'aide de balises RF, ainsi que d'autres méthodes qui améliorent l'usine intelligente. La transmission NFC n'est pas limitée par la présence de liquides, de poussière et de matériaux utilisés pour la fabrication de murs ou de compartiments. Toutefois, la communication NFC est peu efficace lorsqu'il s'agit de transférer l'alimentation.
Le couplage magnétique constitue également une excellente méthode de transfert d'alimentation et de données d'une interface à l'autre. Le couplage magnétique n'est pas limité par la présence de poussière, de lumière, de liquides et de nombreux types de matériaux. Toutefois, la bande passante du couplage magnétique est limitée. Ceci réduit grandement les taux de transmission des données.
La technologie de connectivité sans contact ARISO permet de traverser de nombreuses barrières liées à la conception
Afin d'améliorer les possibilités de l'usine intelligente, les avantages de la communication RF et du transfert magnétique de l'alimentation ont été associés dans une seule solution robuste appelée la connectivité sans contact ARISO. Elle permet un nombre illimité de connexions entre contacts et offre la liberté de la mobilité sur une interface électromécanique. En outre, cette option ne nécessite aucune maintenance et est protégée contre tous les facteurs environnementaux. La première variante est conçue pour les applications de capteurs et prend en charge jusqu'à 8 canaux Plug-and-Play (jusqu'à 12 W/24 V).
La technologie hybride de connectivité sans-fil ARISO associe une antenne NFC et une connexion d'alimentation par résonance sur la connexion sans contact ICPT
L'alimentation et les données sont transférées à l'aide d'une connexion sans contact qui permet un nombre illimité de connexions sans usure ni dégradation
Les usines automobiles disposent de 100 000 nœuds d'interfaces de données. Nombre de ces interfaces se trouvent dans des environnements présentant des niveaux élevés de rotation et de vibration. Les connexions par contact ne sont d'aucune utilité pour nombre de ces interfaces. Les nombreux capteurs et charges, comme les moteurs et les vérins mécaniques, ont besoin à la fois d'alimentation et de données pour fonctionner. Ce transfert doit être souple du point de vue de l'alignement et de la distance pour pouvoir prendre en compte l'usure, l'isolation et la flexion des machines. La technologie de connectivité sans contact ARISO de TE résout ce problème tout en permettant un mouvement à plus de 360 °. La solution, parce qu'elle est scellée, est à l'abri de l'environnement et élimine l'usure de la technologie par bagues collectrices. Les distances de séparation (entre 0 et 7 mm) permettent l'isolation tout en réduisant les facteurs de désalignement qui sont la conséquence de la capacité à fonctionner selon divers angles.
Réf [1] La technologie de connectivité sans-fil ARISO facilite le respect des exigences en matière d'alignement, tout en permettant le transfert de l'alimentation et des communications par une connexion sans contact
La connectivité sans contact ARISO utilise le transfert du courant alternatif et présent des avantages supplémentaires. La méthode choisie (technologie LC par résonance) permet un transfert d'alimentation efficace qui génère peu de chaleur et réduit les interférences liées au bruit. Les systèmes d'alimentation par résonance offrent la commutation souple, exempte de tout bruit de bagues généré par les convertisseurs des interrupteurs. Grâce au contrôle de la fréquence de résonance, une interface réglée est créée.
La connectivité sans contact ARISO doit ses avantages à la fois aux technologies de couplage RF et de couplage magnétique. Lorsqu'elles sont associées dans un seul produit, des options polyvalentes sont créées. La solution clé en main est à la fois robuste et efficace, tout en étant protégée contre de nombreux facteurs environnementaux qui inhibent d'autres options.
Référence [3] La solution de connectivité sans contact ARISO offre un paquet robuste qui associe la technologie de transfert magnétique d'alimentation et celle par antenne RF des données
Les avantages de cette technologie peuvent s'appliquer à de nombreuses charges de production, parmi lesquelles :
La connectivité sans contact ARISO de TE peut être utilisée comme connectivité standard ou accessoire dans les applications suivantes :
- machines de remplissage et d'emballage ;
- centres d'usinage ;
- systèmes de bandes et de convoyeurs ;
- alimentation et boissons ;
- chambres à vide ;
- robotique : intégrateurs système ;
- outils et supports de pièces à usiner intelligents ;
- connexion de boîtes de distribution passives, d'E/S à distance et de capteurs.
La connectivité sans contact ARISO de TE peut également être personnalisée et adaptée aux équipements suivants :
- robotique : corps de robot ;
- unités en rotation, pinces ;
- changeur d'outils ;
- équipement de manutention ;
- unités articulées et en rotation.
Comme avec toute technologie, la possibilité d'implémenter le produit dans une application en fonctionnement est essentielle à une implémentation avec faible délai d'ingénierie. La connectivité sans contact ARISO est disponible auprès de TE directement, ainsi qu'auprès de ses partenaires-distributeurs.
Résumé
L'usine intelligente, pour rester souple et efficace, a besoin d'alimentation et de communication. Un transfert efficace de données améliore le temps de réponse. Par exemple, il est possible de changer la couleur d'un produit en quelques secondes dans l'application du tambour d'une imprimante grâce à une programmation simple et immédiate, par l'intermédiaire d'une connexion sans contact et fiable. Il est également possible de régler les tolérances pour réduire les pertes lorsque des échantillons ne respectent pas les spécifications. La technologie de connectivité sans contact ARISO le permet, mais ne s'y limite pas : de nombreuses options supplémentaires sont à disposition de votre usine et la technologie s'affranchit des barrières rencontrées auparavant. L'efficacité et la souplesse globales de l'usine s'améliorent, tandis que des facteurs comme la maintenant et les limites liées aux environnements difficiles sont réduits ou éliminés.