Actualización de tendencias de movimiento: las etapas de posicionamiento conducen a un diseño pragmático

Aplicación del sistema de movimiento lineal

Etapa de posicionamiento del eje Z de etapa lineal horizontal y vertical

Las etapas de posicionamiento actuales pueden satisfacer requisitos de producción específicos y exigentes. Esto se debe a que la integración personalizada y lo último en programación de movimiento ahora ayudan a que las etapas obtengan una precisión y sincronización increíbles. Además, los avances en piezas mecánicas y motores están ayudando a los OEM a planificar una mejor integración de la etapa de posicionamiento de varios ejes.

Avances mecánicos para etapas

Considere cómo las construcciones de escenario tradicionales combinan ejes lineales en combinaciones de actuadores XYZ. En algunos casos (aunque no en todos), estos diseños cinemáticos en serie pueden ser voluminosos y presentar errores de posicionamiento acumulados. Por el contrario, las configuraciones integradas (ya sea que estén en el mismo formato de etapa cartesiana u otras configuraciones como hexápodos y plataformas Stewart) generan un movimiento más preciso dictado por algoritmos de controlador sin acumulación de errores de movimiento.

Las etapas convencionales accionadas por tornillo (con un motor y engranajes en un extremo de la etapa) son fáciles de implementar cuando la carga útil no necesita su propia fuente de alimentación y la longitud total no es un problema. De lo contrario, el engranaje puede ir dentro de la etapa en el extremo del recorrido del motor, por lo que solo la longitud del motor se suma a la huella general de la etapa de posicionamiento.

Cuando sea necesario, las configuraciones cartesianas también pueden minimizar el error cuando se preintegran con componentes especiales, por ejemplo, motores lineales. Actualmente, estos están haciendo grandes avances en maquinaria de producción para envases de alta velocidad.

Algunos de estos subcomponentes incluso vienen en formas que desafían las nociones tradicionales sobre la morfología de las etapas. Las secciones curvas del motor lineal permiten bucles ovalados completos de transmisión de potencia. Aquí, las ruedas guía mantienen el elemento en movimiento a distancias precisas de los imanes para una traslación de fuerza óptima, se necesitan materiales especiales de rueda y diseños de cojinetes para las altas tasas de aceleración; sistemas de movimiento imposibles hace solo unos años.

En etapas de posicionamiento más pequeñas, dispositivos de retroalimentación más precisos, motores y accionamientos eficientes y rodamientos de mayor rendimiento aumentan el rendimiento, especialmente en etapas de nanoposicionamiento con motores de accionamiento directo integrados, por ejemplo.

En otros lugares, las versiones personalizadas de los componentes tradicionales rotativos a lineales ayudan a mantener bajos los costos. Las aplicaciones de gran formato pueden empalmar etapas de servocorreas sin limitación de longitud, según Mike Everman, director y director de tecnología de Bell Everman. Alimentar etapas de carrera tan larga con motores lineales puede ser demasiado costoso, y hacerlo funcionar con tornillos o correas convencionales puede ser un desafío.

Hay una advertencia al elegir entre productos de movimiento personalizados o comerciales listos para usar (COTS).

Al decidir entre una solución personalizada o un diseño estándar, realmente se reduce a los requisitos de la aplicación. Si una solución lista para usar está disponible y cumple con todos los requisitos de la aplicación, esta es la opción obvia. Normalmente, las configuraciones personalizadas son más caras, pero se adaptan exactamente a la aplicación en cuestión.

Avances en la electrónica de las etapas de posicionamiento

Los componentes electrónicos con retroalimentación de bajo ruido y mejores amplificadores de potencia ayudan a mejorar el rendimiento de la etapa de posicionamiento, y los algoritmos de control mejoran la precisión y el rendimiento del posicionamiento. En resumen, los controles brindan a los ingenieros más opciones que nunca para la conexión en red y la corrección del movimiento de los ejes de la etapa de posicionamiento.

Considere cómo los integradores de líneas de envasado de hoy en día no tienen tiempo para crear funciones multieje desde cero. Estos ingenieros simplemente quieren robots que se comuniquen y un producto simple fluya a través de una serie de estaciones de trabajo, según Everman. En un número cada vez mayor de casos, la respuesta son los controles para fines especiales, en parte porque los controles son mucho más económicos que hace diez años.

Las aplicaciones estimulan la innovación en la etapa de posicionamiento

Varias industrias (semiconductores y electrónica, médica, aeroespacial y de defensa, automotriz y fabricación de maquinaria) están impulsando cambios en las etapas y pórticos actuales.

Todas estas industrias están impulsando el cambio de una forma u otra. En movimiento de alta precisión, estamos siendo impulsados ​​por industrias que intentan impulsar los rendimientos y la precisión a niveles que eran inalcanzables hace solo unos años. Sabemos que una talla nunca se adapta a todos y rara vez se adapta a la mayoría.

Aunque los fabricantes ofrecen diseños personalizados para todas las industrias, las industrias de alta tecnología (como la médica, de semiconductores y de almacenamiento de datos) son las que presionan por etapas más especializadas. Esto se debe principalmente a clientes que buscan una ventaja competitiva.

Otros lo ven un poco diferente. Existe una necesidad creciente de componentes de movimiento pequeños y de alta precisión para aplicaciones en investigación avanzada, ciencias de la vida y física. Sin embargo, él ve que estas industrias se están alejando de las etapas personalizadas hacia productos estandarizados que están más fácilmente disponibles. Las etapas de movimiento de alta precisión de tamaño pequeño, como la serie Miniature Precision (MP), ahora están disponibles en Bishop-Wisecarver para aplicaciones científicas exigentes.

Los movimientos de la industria a gran escala hacia la miniaturización ciertamente han llevado a la personalización del diseño de la etapa de posicionamiento. El mercado de la electrónica de consumo es un impulsor de la miniaturización, especialmente en lo que respecta a los envases en forma de teléfonos y televisores más delgados, por ejemplo. Sin embargo, con esos dispositivos físicamente más pequeños se obtiene un mayor rendimiento, como más almacenamiento y procesadores más rápidos. Obtener un mejor rendimiento aquí requiere etapas de automatización más rápidas y precisas.

Sin embargo, los requisitos de empaquetado del dispositivo y acoplamiento óptico están muy por debajo de un micrómetro. Combinar estas tolerancias con los requisitos de rendimiento de la producción en volumen crea un difícil desafío de automatización. En muchos de estos casos, la etapa o etapas, o lo que es más importante, la solución de automatización completa, deben personalizarse para adaptarse a las necesidades exactas del cliente final.

IoT está avanzando en las configuraciones de la etapa de posicionamiento. En el mundo conectado de hoy, los consumidores esperan que los productos se conecten y funcionen juntos. No hay duda de que IoT alcanzará todos los niveles de control de movimiento y automatización industrial. Nuestros productos están bien equipados para respaldar una fábrica conectada. Ya sea que la interconectividad se produzca a través de un PLC, bus de campo, de forma inalámbrica, Ethernet o mediante E / S analógico-digital de variador, nuestros variadores y controladores ofrecen soluciones para la conectividad de fábrica. Se están trabajando en desarrollos futuros para mejorar aún más esta conectividad.

A medida que avancemos colectivamente hacia la fábrica conectada con niveles más altos de automatización, aumentará la necesidad de monitorear con precisión las condiciones de la máquina. La retroalimentación confiable basada en datos del estado de la máquina tiene el potencial de eliminar fallas imprevistas de la máquina.

Las capacidades de IoT ya se están utilizando en tareas de automatización y fabricación de semiconductores que procesan piezas de trabajo caras.

Los sensores integrados dentro de los rodamientos lineales y las guías monitorearán los cambios en las temperaturas de funcionamiento y las vibraciones adicionales, que son ambos indicadores principales de falla de los rodamientos. Al monitorear estos parámetros, en el propio rodamiento, se pueden activar acciones correctivas antes de la falla.


Hora de publicación: Sep-21-2020