Echantillonnage rapide

Répondre à un besoin des stylistes

23.10.2010 | Rédacteur: MSM

Détail de tapis tufté.

Une machine rapide d'échantillonnage de tapis utilise le réseau industriel Ethernet Powerlink pour la commande de mouvements multi-axes en temps réel, ramenant les temps de production de plusieurs jours à quelques minutes seulement. Rôle de ces machines: réaliser un échantillon de tapis avant de démarrer la production proprement dite. En somme, du prototypage rapide.

Modra Technology, fabricant spécialiste en machines d'échantillonnage de tapis, a choisi la solution Powerlink de Baldor pour la com­mande des mouvements de sa nouvelle gamme de machines Mtuft. L'utilisation de ce réseau déterministe pour la synchronisation multi-axes en temps réel des machines Mtuft établit une nouvelle référence de vitesse, de précision et de souplesse d'utilisation. Ces machines produisent un échantillon de tapis tufté (technique de tissage de tapis structuré incorporant des touffes de couleur) en seulement 20 minutes, y compris le temps de préparation. Ce travail prenait par le passé au moins une journée sur les machines classiques d'échantillonnage ou de production.

Modra Technology est le leader mondial dans la conception, la fabrication et la vente de machines d'échantillonnage de tapis. Créée en 1991, cette société produisait alors des capteurs de détection d'erreurs qui amélioraient le fonctionnement des métiers à tisser Axminster. Durant cette période, elle a identifié le besoin en machines de développement de produits pour les stylistes et les fabricants de tapis. A cette époque, les échantillons de tapis étaient produits à la main, ce qui prenait beaucoup de temps, ou au moyen de machines de production de grande série, ce qui était cher et perturbait la production.

La première machine de Modra Technology, baptisée Kibby, a été conçue pour produire des échantillons de grande qualité pour les tapis Axminster et les tapis en laine. Le succès mondial a été total?: la société a vendu 150 machines dans 24 pays. La dernière version de ces machines (quatrième génération) réalise des piquages d'aiguilles très rapides (5 par seconde) et produit un échantillon complet de tapis Axminster de 500 x 500?mm en un peu plus d'une heure.

Lorsqu'il a été question de développer une machine de production d'échantillons tuftés, Modra Technology a lancé le projet Mtuft avec des objectifs ambitieux. Le premier consistait à réaliser un modèle suffisamment souple d'emploi pour simuler la gamme la plus variée de machines de production de tapis afin que les échantillons soient précisément représentatifs des tapis finis produits par des machines de divers fabricants. Pour cela, la société a choisi d'utiliser un modèle totalement asservi avec un système de commande évolué, à base de solutions Ethernet Powerlink de Baldor.

Tim Modra, directeur exécutif de Modra Technology déclare?: «?Les applications com­plexes multi-axes telles que celle-ci nécessitent généralement un énorme câblage, essentiellement pour la partie commande et les signaux de retour des encodeurs. Evidemment, nous avons observé ces dernières années les tendances des techniques de commande de mouvement décentralisée et les diverses stratégies qui réduisent le câblage des machines?; cependant, nous avons éliminé les réseaux Ethernet non déterministes qui nous paraissaient inadaptés aux automatismes rapides en temps réel. Lorsque Baldor a lancé son contrôleur de mouvement et ses asservissements sur Ethernet, spécialement conçus pour venir à bout des limitations de transmission des données en temps réel sur le réseau Ethernet standard, mais qui utilisent néanmoins des câbles Ethernet standard entre le con­trôleur et les variateurs, nous avons été impatients de les essayer.?». Avec sa gestion précise et définie des échanges de messages qui garantit qu'un seul n?ud communique en un instant donné, Powerlink ajoute le déterminisme aux communications Ethernet?: le protocole garantit que toutes les données soumises à des contraintes de temps soient transférées au cours de cycles configurables et de durée égale sur le bus. Cela évite les collisions de données associées au réseau Ethernet standard et élimine les schémas d'arbitrage du bus, d'où une réduction significative du temps de transmission des données.

La machine Mtuft d'échantillonnage des tapis utilise une combinaison d'actionneurs pneumatiques et électriques. Elle comporte 9 axes de déplacement actionnés électriquement, tous commandés par un contrôleur de mouvement temps réel Baldor NextMove e100. 7 axes sont commandés par des variateurs asservis CA monophasés Baldor MicroFlex e100 et de variateurs Baldor BSM servomoteurs, qui utilisent le réseau Ethernet Powerlink pour toutes les communications entre le contrôleur et les variateurs?; 5 de ces axes sont interpolés et totalement gérés sur le réseau Powerlink. Les deux autres axes commandés électriquement utilisent de petits moteurs à CC. Les machines Mtuft sont autonomes bien que leur architecture Ethernet permette de les intégrer à l'ensemble de l'usine et de réaliser des diagnostics à distance sur Internet. Elles sont équipées d'un PC standard intégré qui exécute le logiciel de commande de la machine et le logiciel Vision Tuft de NedGraphics pour créer des modèles d'échantillons de tapis. Le logiciel Vision Tuft exporte chaque modèle au format OpenTuft qui est téléchargé ligne par ligne via Ethernet dans le contrôleur NextMove e100. La machine maintient le tissu de sup­port de l'échantillon en tension sur deux tambours entraînés par engrenages. Deux têtes alternatives placées au-dessus et au-dessous du tissu traversent la largeur du matériau. Le moteur de l'aiguille fournit le signal de référence de tous les axes interpolés?; la tête supérieure a recours à un gros servomoteur pour actionner l'aiguille avec une transmission par crémaillère pour gagner du poids sur la tête elle-même. L'entraînement de chaque tête est synchronisé?; les têtes peuvent également être déplacées de façon à simuler la production d'échantillons avec des coutures en «?zigzag?».

Tim Modra précise que l'interpolation rapide sur les deux variateurs asservis de la tête principale constitue un avantage essentiel par rapport aux systèmes mécaniques classiques: «?Nous utilisons efficacement un logiciel d'étalonnage qui nous permet de placer un décalage variable dans le système. Ainsi, au lieu d'utiliser des pignons et des cames haute précision, chers, longs à con­figurer et non flexibles par nature, nous pouvons maintenant régler numériquement nos machines, ce qui s'effectue facilement grâce au langage de programmation Mint de Baldor. Cette approche entièrement électronique nous a permis de créer une machine compacte occupant peu d'espace au sol, ce qui réduit considérablement le temps et le coût de fabrication de la machine. Elle constitue également une plateforme très adaptable aux développements de futurs produits. La possibilité d'acheter directement auprès de Baldor tous les produits de commande nécessaires, y compris les servomoteurs, les contrôleurs, les câbles et les filtres, signifie que nous disposons d'une chaîne d'approvisionnement très efficace qui réduit encore plus les temps de commercialisation.». Les machines Mtuft de Modra Technology sont prêtes à réaliser des échantillons de tapis tuftés, ce que faisait le modèle Kibby pour les tapis Axminster. Une seule machine peut produire des échantillons d'un ou deux mètres de large de tapis en velours coupé bouclé de n'importe quelle longueur en une ou plusieurs couleurs, ainsi que des échantillons de tapis bouclés avec contrôle asservi de la hauteur de la pile en 8 couleurs. La machine accepte des fils de 1,5 à 6,3?mm et utilise une aiguille par couleur?: une seule bobine de fil est donc nécessaire pour chaque fil de couleur. Les machines classiques peuvent nécessiter jusqu'à 200 bobines. Cette simplicité de con­figuration, associée à une vitesse de piquage très élevée (30 par seconde), permet de pro­duire typiquement un tapis en seulement 20 minutes. Modra Technology, qui connaît un succès considérable avec ses machines Mtuft, fabrique actuellement environ 5 machines tous les 2 mois. Une vidéo qui illustre le fonctionnement interne complexe de la machine Mtuft est visible à l'adresse?: http://www.modra.com.au/our-products/mtuft

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