Les usines intelligentes améliorent continuellement leur niveau d'automatisation grâce à une intelligence et un contrôle décentralisés, en utilisant des concepts de robots modulaires. La distribution physique des fonctions de contrôle nécessite des connexions via des fils et des câbles, et les connecteurs doivent être suffisamment fiables et sûrs pour répondre aux exigences environnementales des usines modernes. Ces connecteurs doivent avoir une impédance suffisamment faible, une zone de contact suffisamment grande pour répondre aux exigences de courant nominal et adopter un mécanisme de verrouillage puissant pour résister aux vibrations et aux chocs. De plus, ils doivent être faciles à assembler et à modifier, et pouvoir être mis à jour et modifiés rapidement.
Cet article présente d'abord brièvement les exigences de connexion des robots industriels et de l'automatisation industrielle, puis présente la série de connecteurs de TE Connectivity AMP, démontrant comment utiliser les caractéristiques de ces connecteurs pour prendre en charge les exigences de puissance, de signal, de fiabilité et de sécurité de ces applications.
Qu’est-ce qu’une usine intelligente ?
Une usine intelligente est une installation complète qui utilise des machines, des robots et des capteurs locaux interconnectés numériquement pour le contrôle, la collecte de données en temps réel, l'analyse et la prise de décision (Figure 1). Ce type d'usine devient de plus en plus décentralisé et modulaire, ce qui facilite sa reconfiguration pour répondre aux demandes de production en constante évolution. L'organisation modulaire facilite le contrôle local et le déploiement de petites machines pour améliorer la flexibilité de la production.
Schéma de principe des machines, robots et capteurs interconnectés en réseau (cliquez pour agrandir)
Figure 1 : Les usines intelligentes utilisent des machines, des robots et des capteurs interconnectés en réseau pour garantir un fonctionnement efficace. (Source de l'image : TE Connectivité AMP)
Ces installations utilisent des postes de travail modulaires équipés de robots indépendants ou collaboratifs. Il existe différents types de robots mobiles, tels que les véhicules à guidage automatique (AGV) ou les robots mobiles autonomes (AMR), qui déplacent les produits entre les postes de travail. Par rapport aux robots fixes, les avantages de l’AMR et de l’AGV résident dans leur forte mobilité, leur permettant de pivoter et de se déplacer entre les postes de travail. Grâce au travail collaboratif des AGV, AMR et des robots collaboratifs, une ligne de production peut effectuer différentes tâches dans différentes unités. Les robots peuvent se déplacer ou se redistribuer entre les postes de travail selon les besoins pour améliorer l'efficacité globale. Ces postes de travail étant souvent situés dans des environnements difficiles, les concepteurs doivent tenir compte du fait que les robots et autres machines automatisées peuvent être exposés à des températures élevées, à l'humidité, à la poussière, à des produits chimiques corrosifs, ainsi qu'aux chocs et aux vibrations.
Des capteurs surveillent toutes les opérations. Selon leur conception, les capteurs peuvent être filaires ou sans fil. Les capteurs sans fil sont généralement connectés via l’Internet industriel des objets (IIoT). Les robots mobiles peuvent également être surveillés à l’aide de l’IIoT.
Comme pour les systèmes électroniques classiques, la tendance de l’industrie est à la miniaturisation des robots, des machines, des capteurs et des contrôleurs. En raison de sa petite taille et de son poids léger, la demande en électricité est moindre et l'espace disponible est plus grand, améliorant ainsi la productivité. De plus, le volume des cartes de circuits imprimés est également plus petit, ce qui nécessite des composants ayant une efficacité volumétrique plus élevée.
Connecteurs d'alimentation et de signal flexibles et fiables
Qu'il s'agisse de fil à fil, de fil à carte ou de fil à panneau, les connecteurs doivent transmettre de manière fiable les signaux de puissance et de contrôle. Plus le connecteur est petit, plus l'espacement est étroit et plus l'espacement des conducteurs est fin.
Le but de la conception modulaire est d’atteindre la flexibilité ; Par conséquent, les solutions de connecteurs doivent avoir la même adaptabilité que les systèmes d’automatisation. Afin de répondre au besoin de flexibilité, la conception des connecteurs doit garantir un verrouillage sûr et pratique pour éviter tout décalage lors de l'assemblage et tout retrait accidentel dû aux chocs et aux vibrations.
Les connecteurs de la série Dynamic de TE Connectivity AMP sont conçus pour répondre aux besoins des circuits de signaux et d'alimentation industriels à haute densité. Ces connecteurs répondent à ces exigences grâce à plusieurs séries de connecteurs, capables de gérer des courants allant de 2,6 à 100 ampères (A) et des tensions allant de 125 à 1 000 volts. En fonction du courant et de la tension nominales, ces connecteurs peuvent fournir une interconnexion haute densité avec un espacement des conducteurs allant de 1,8 millimètres à 24,5 millimètres (mm).
Le connecteur Dynamic le plus compact est la série Mini. Cette série convient aux applications fil à carte, avec un espacement des contacts de 1,8 mm et des numéros de broches de 12, 16 et 20. Fils acceptables de 22 à 26 AWG avec une tension nominale de 250 volts CA (VCA) et un courant de 3 A.
Par exemple, 1-2834461-2 (Figure 2, en haut) est un boîtier femelle à 12 contacts avec des contacts disposés en doubles rangées, avec un espacement de 2,75 mm entre les colonnes. Le connecteur mesure 19,3 mm de long, 15,7 mm de large et 8,35 mm de haut.
Schéma schématique des composants de la prise fil à carte et du support de broches Dynamic Mini de TE Connectivity à 12 broches
Figure 2 : Les composants de la prise fil à carte Dynamic Mini à 12 broches (en haut) et du porte-aiguille (en bas) sont illustrés. (Source de l'image : TE Connectivité AMP)
Le boîtier de la prise est équipé de contacts de prise TE Connectivity AMP 2834464-5. Il s'agit de bornes de fils sertis en alliage de cuivre étamé qui peuvent accepter des fils de 26 AWG. Son courant nominal est de 3 A et sa tension de fonctionnement est de 250 VAC ou 125 VDC. Chaque contact utilise une plaque de verrouillage pour se fixer dans le boîtier. De plus, le boîtier est équipé d'un verrou secondaire intégré pour fournir une protection de sécurité supplémentaire pour le mécanisme de verrouillage des bornes de contact.
La prise est connectée au 1-2834465-2, qui est un porte-aiguille à montage en surface à 12 broches (Figure 2, en bas). La longueur du porte-aiguille est de 19,3 mm, la largeur de 12,3 mm et la hauteur de seulement 8,7 mm. Le porte-aiguille comprend des broches de contact étamées à section carrée et adopte une structure entièrement recouverte.
Ce connecteur est doté d'une commande à clé pour empêcher une insertion incorrecte et est équipé d'un loquet de verrouillage pour fournir un retour sonore et tactile lorsque la douille et la douille de l'aiguille sont complètement engagées. Le loquet est situé dans l'évidement situé sous la partie supérieure du connecteur pour empêcher tout déverrouillage accidentel. Le clou latéral fournit un support mécanique au moyeu de l'aiguille.
Les connecteurs de la série Mini ont des dimensions plus petites et une fiabilité plus élevée, ce qui peut non seulement répondre aux exigences des environnements industriels, mais également à d'autres applications ayant des exigences antivibratoires plus élevées telles que les robots et les automobiles.