Motion Trends Update: Positionierungsstufen führen zu pragmatischem Design

Anwendung des linearen Bewegungssystems

Horizontale und vertikale Linearstufe Positionierungsbühne der Z-Achse

Positionierungsstufen können heute spezifische und anspruchsvolle Leistungsanforderungen erfüllen. Das liegt daran, dass die angepasste Integration und die neueste Bewegungsprogrammierung den Phasen jetzt eine unglaubliche Genauigkeit und Synchronisation ermöglichen. Darüber hinaus helfen Fortschritte bei mechanischen Teilen und Motoren den OEMs bei der Planung einer besseren Integration der mehrachsigen Positionierungsstufe.

Mechanische Fortschritte für Stufen

Überlegen Sie, wie herkömmliche Bühnenkonstruktionen lineare Achsen in XYZ-Aktuatorkombinationen kombinieren. In einigen (wenn auch nicht allen) Fällen können solche seriellen kinematischen Konstruktionen sperrig sein und akkumulierte Positionierungsfehler aufweisen. Im Gegensatz dazu geben integrierte Setups (unabhängig davon, ob sie im gleichen kartesischen Bühnenformat oder in anderen Anordnungen wie Hexapoden und Stewart-Plattformen vorliegen) genauere Bewegungen aus, die von Steuerungsalgorithmen ohne Ansammlung von Bewegungsfehlern vorgegeben werden.

Herkömmliche schraubengetriebene Stufen (mit Motor und Getriebe an einem Stufenende) sind einfach zu implementieren, wenn die Nutzlast keine eigene Stromversorgung benötigt und die Gesamtlänge kein Problem darstellt. Andernfalls kann das Getriebe am motorischen Ende der Fahrt in die Bühne eingelegt werden, sodass nur die Motorlänge zum gesamten Platzbedarf der Positionierstufe beiträgt.

Bei Bedarf können kartesische Setups auch Fehler minimieren, wenn sie in Spezialkomponenten vorinstalliert sind, z. B. Linearmotoren. Diese machen derzeit große Fortschritte bei Produktionsmaschinen für Hochgeschwindigkeitsverpackungen.

Einige dieser Unterkomponenten kommen sogar in Formen vor, die traditionelle Vorstellungen über die Bühnenmorphologie in Frage stellen. Gebogene Linearmotorabschnitte ermöglichen vollständige ovale Schleifen der Kraftübertragung. Hier halten Führungsräder das bewegliche Element für eine optimale Kraftübertragung in präzisen Abständen von den Magneten. Für die hohen Beschleunigungsraten sind spezielle Radmaterialien und Lagerkonstruktionen erforderlich - Bewegungssysteme, die noch vor wenigen Jahren unmöglich waren.

Bei kleineren Positionierungsstufen steigern genauere Rückkopplungsvorrichtungen, effiziente Motoren und Antriebe sowie leistungsstärkere Lager die Leistung, insbesondere bei Nanopositionierungsstufen mit integrierten Direktantriebsmotoren.

An anderer Stelle helfen kundenspezifische Versionen traditioneller Rotary-to-Linear-Komponenten, die Kosten niedrig zu halten. Laut Mike Everman, Principal und Chief Technology Officer bei Bell Everman, können großformatige Anwendungen Servobandstufen ohne Längenbeschränkung miteinander verbinden. Der Antrieb solcher Langhubstufen mit Linearmotoren kann zu teuer sein, und der Antrieb mit Schrauben oder herkömmlichen Riemen kann eine Herausforderung sein.

Es gibt eine Einschränkung bei der Auswahl zwischen benutzerdefinierten oder kommerziellen Standard-Bewegungsprodukten (COTS).

Bei der Entscheidung zwischen einer benutzerdefinierten Lösung oder einem Standarddesign kommt es wirklich auf die Anwendungsanforderungen an. Wenn eine Standardlösung verfügbar ist und alle Anwendungsanforderungen erfüllt, ist dies die naheliegende Wahl. Kundenspezifische Setups sind in der Regel teurer, aber genau auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten.

Fortschritte in der Elektronik der Positionierungsstufen

Elektronik mit rauscharmer Rückkopplung und besseren Leistungsverstärkern trägt zur Steigerung der Leistung der Positionierungsstufe bei, und Steueralgorithmen verbessern die Positioniergenauigkeit und den Durchsatz. Kurz gesagt, Steuerungen bieten Ingenieuren mehr Möglichkeiten als je zuvor, die Bewegung der Achsen der Positionierstufe zu vernetzen und zu korrigieren.

Bedenken Sie, dass die heutigen Integratoren von Verpackungslinien keine Zeit haben, mehrachsige Funktionen von Grund auf neu zu erstellen. Laut Everman wollen diese Ingenieure einfach Roboter, die kommunizieren und einen einfachen Produktfluss über eine Reihe von Arbeitsstationen ermöglichen. In immer mehr Fällen lautet die Antwort Spezialkontrollen, auch weil Kontrollen weitaus wirtschaftlicher sind als vor zehn Jahren.

Anwendungen fördern die Innovation in der Positionierungsphase

Mehrere Branchen - Halbleiter und Elektronik, Medizin, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Automobilindustrie und Maschinenbau - führen zu Veränderungen in den heutigen Stadien und Portalen.

Alle diese Branchen treiben den Wandel auf die eine oder andere Weise voran. Bei hochpräzisen Bewegungen werden wir von Branchen angetrieben, die versuchen, Erträge und Genauigkeiten auf ein Niveau zu bringen, das noch vor wenigen Jahren nicht erreichbar war. Wir erkennen, dass eine Größe nie für alle und selten für die meisten passt.

Obwohl Hersteller kundenspezifische Designs für alle Branchen liefern, drängen die High-Tech-Branchen (wie Medizin, Halbleiter und Datenspeicherung) auf spezialisiertere Phasen. Dies ist hauptsächlich von Kunden, die Wettbewerbsvorteile suchen.

Andere sehen das etwas anders. Es besteht ein zunehmender Bedarf an kleinen, hochpräzisen Bewegungskomponenten für Anwendungen in der fortgeschrittenen Forschung, in den Biowissenschaften und in der Physik. Er sieht jedoch, dass sich diese Branchen von kundenspezifischen Phasen hin zu standardisierten Produkten bewegen, die leichter verfügbar sind. Hochpräzise Bewegungstische mit geringem Platzbedarf wie die Miniature Precision (MP) -Serie sind jetzt bei Bishop-Wisecarver für anspruchsvolle wissenschaftliche Anwendungen erhältlich.

Die Umstellung der Großindustrie auf Miniaturisierung hat sicherlich einige Anpassungen in der Positionierungsphase zur Anpassung geführt. Der Markt für Unterhaltungselektronik ist ein Treiber für die Miniaturisierung, insbesondere im Zusammenhang mit Verpackungen in Form von dünneren Telefonen und dünneren Fernsehgeräten. Mit diesen physisch kleineren Geräten geht jedoch eine höhere Leistung einher, z. B. mehr Speicher und schnellere Prozessoren. Um hier eine bessere Leistung zu erzielen, sind schnellere und genauere Automatisierungsstufen erforderlich.

Die Anforderungen an die Geräteverpackung und die optische Kopplung liegen jedoch deutlich unter einem Mikrometer. Die Kopplung dieser Toleranzen mit den Durchsatzanforderungen der Serienproduktion stellt eine schwierige Herausforderung für die Automatisierung dar. In vielen dieser Fälle müssen die Phase (n) oder, was noch wichtiger ist, die gesamte Automatisierungslösung angepasst werden, um genau den Anforderungen des Endkunden zu entsprechen.

Das IoT macht Fortschritte bei der Einrichtung der Positionierungsphase. In der heutigen vernetzten Welt erwarten Verbraucher, dass Produkte sich verbinden und zusammenarbeiten. Es besteht kein Zweifel, dass das Internet der Dinge alle Ebenen der Bewegungssteuerung und Fabrikautomation erreichen wird. Unsere Produkte sind gut ausgestattet, um eine vernetzte Fabrik zu unterstützen. Unabhängig davon, ob diese Interkonnektivität über eine SPS, einen Feldbus, drahtlos, Ethernet oder über analog-digitale E / A-Laufwerke erfolgt, bieten unsere Laufwerke und Steuerungen Lösungen für die werkseitige Konnektivität. Zukünftige Entwicklungen sind in Arbeit, um diese Konnektivität weiter zu verbessern.

Da wir gemeinsam Fortschritte in Richtung einer vernetzten Fabrik mit höherem Automatisierungsgrad erzielen, wird die Notwendigkeit, die Maschinenzustände genau zu überwachen, zunehmen. Eine zuverlässige, datengesteuerte Rückmeldung des Maschinenstatus kann einen unvorhergesehenen Maschinenausfall verhindern.

IoT-Funktionen werden bereits in Halbleiterfertigungs- und Automatisierungsaufgaben eingesetzt, bei denen teure Werkstücke verarbeitet werden.

Eingebettete Sensoren in Linearlagern und Führungen überwachen Änderungen der Betriebstemperaturen und zusätzliche Vibrationen, die beide Frühindikatoren für Lagerausfälle sind. Durch die Überwachung dieser Parameter am Lager selbst können vor dem Ausfall Korrekturmaßnahmen ausgelöst werden.


Beitragszeit: 21.09.2020