Jos rakennat koneita, työskentelet todennäköisesti toimilaitteiden ja paikannusvaiheiden kanssa joka päivä. Mutta saatko todella näistä liikelaitteista parhaan suorituskyvyn tai alhaisimmat omistuskustannukset? Vastaus ei välttämättä ole odotustesi mukainen.

Liian usein insinöörit ajattelevat vaiheita tai toimilaitteita vain yhtenä osana materiaaliluetteloa. Niin kauan kuin liikelaite nimellisesti täyttää halutut paikannus-, voima-, hyötykuorma-, nopeus- ja kustannusvaatimukset, se on hyvä aloittaa.

Yksinkertaisten liikevaatimusten kanssa tämä lähestymistapa vaiheiden tai toimilaitteiden valintaan voi tuottaa hyväksyttäviä tuloksia. Monimutkaisia ​​mekaanisia liikevaatimuksia omaavat koneet hyötyvät kuitenkin sulautetun liikkeen suunnittelustrategiasta. Sulautetut liikejärjestelmät toimivat todellisina plug-and-play-koneen osajärjestelminä sen sijaan, että ne olisivat kokoelma sähkömekaanisia komponentteja, jotka saattavat toimia hyvin tai eivät välttämättä toimi yhdessä.

Sulautetut liikejärjestelmät on suunniteltu sopimaan koneen ennalta määriteltyyn fyysiseen tilaan ja kytkeytymään koneen liikkeenohjausjärjestelmään, valmiina vastaanottamaan komentoja ylimmän tason tietokoneliittymästä, ohjauskortilta tai PLC:ltä. Yksinkertaisimmillaan sulautetut liikejärjestelmät voivat koostua lähinnä vain alustasta tai toimilaitteesta, joka on kytketty toisiinsa helpottamaan drop-in-asennusta. Monimutkaisimmillaan nämä liikkeen alijärjestelmät ulottuvat pinnien kytkennästä hyötykuormaan. Ne kattavat paitsi itse liikelaitteen myös kaiken, mitä se kuljettaa.

Verrattuna komponenttikohtaiseen koneenliikkeen lähestymistapaan, sulautettu liike tarjoaa joitakin vakuuttavia etuja:

Mekaaninen suorituskyky

Vaikka sulautetut liikejärjestelmät käyttäisivät samaa lavaa tai toimilaitetta, ne suoriutuvat tyypillisesti komponenteista valmistettuja liikejärjestelmiä paremmin. Syy tähän on sovellus- ja kokoonpanoasiantuntemus. Hyvällä sulautettujen liikejärjestelmien toimittajalla on vuosien kokemus vaikeiden paikannusongelmien ratkaisemisesta ja kokoelma todistetusti toimivia liikkeenrakennuspalikoita, joita voidaan mukauttaa kulloiseenkin tehtävään. Heillä on perusteellinen ymmärrys siitä, miten lavan dynamiikka, liikkeenohjausarkkitehtuuri ja käyttöympäristö vaikuttavat paikannusvaatimuksiin.

Kokoonpanon osalta monilta koneenrakentajilta puuttuu ammattitaitoisia teknikkoja, erikoiskalusteita, laserinterferometrejä ja muita mittausjärjestelmiä, joita tarvitaan tarkimpien moniakselisten vaiheiden kohdistamiseen – joiden akselien väliset kohdistustoleranssit mitataan usein mikroneissa.

Ohjausosaaminen

Sulautetut liikejärjestelmät saattavat sisältää liikkeenohjaimia tai olla toimittamatta niitä asiakkaan vaatimuksista riippuen. Mutta ohjausstrategian tulisi aina olla osa sulautetun liikkeen yhtälöä. Hyvällä sulautetun liikkeen toimittajalla on laaja tietämys siitä, miten eri liikkeenohjausalustat ja niiden kinemaattiset ominaisuudet toimivat vuorovaikutuksessa mekaanisten liikejärjestelmien kanssa. Tämän tiedon avulla voimme laajentaa dynaamisten ominaisuuksien, kuten hyväksyttävien inertian epäsuhdan suhteiden, rajoja.

Luotettavuus

Uutta liikejärjestelmää käyttöönotettaessa yleisimpiä ongelmia ilmenee, koska yksittäiset, näennäisesti pienet komponentit eivät toimi kunnolla – tai eivät toimi kunnolla yhdessä. Esimerkiksi yksittäinen viallinen liitin tai väärä johdin voi jättää jopa parhaan liikeradan liikkumattomaksi. Sulautetut liikejärjestelmät välttävät tällaiset viat, koska ne kootaan ja testataan järjestelmänä ennen integrointia tuotantokoneeseen. Yksittäisistä komponenteista koostuvissa liikejärjestelmissä pienet viat ja yhteensopimattomuudet voivat jäädä huomaamatta, ennen kuin tuotantokone on koottu.

Kustannusten alentaminen

Sulautetut liikejärjestelmät maksavat tyypillisesti 25–50 % vähemmän kuin komponenttipohjaiset vastineensa. Osittain nämä säästöt johtuvat kyvystä vähentää osien määrää – esimerkiksi suunnittelemalla kiinnikkeet, liittimet ja muut komponentit sisäänrakennettuina. Kustannusten alenema voi olla jopa yli 50 %, kun otetaan huomioon kaikki liikejärjestelmän rakentamiseen ja asentamiseen liittyvät piilokustannukset. Näitä ovat muun muassa suunnittelutekniikkaan, varastointiin, markkinoilletuloaikaan ja muihin kustannuksiin liittyvät kustannukset.

Monissa sovelluksissa voidaan hyötyä sulautetusta liikkeestä. Olemme ottaneet tämän lähestymistavan käyttöön kymmenissä puolijohde-, märkäpenkki-, laserleikkaus-, pakkaus- ja laboratorioautomaatiokoneissa.

Liikejärjestelmien piilokulut

Komponenteista valmistetuilla liikejärjestelmillä on useita piilokustannuksia, jotka voidaan poistaa sulautetun liikkeen lähestymistavalla, mukaan lukien:

1. Markkinoille saamisen kustannukset. Sulautetut liikejärjestelmät, jotka luonnostaan ​​tukevat samanaikaista suunnittelua, voivat lyhentää monimutkaisen koneen kehitysaikaa viikkoja tai jopa kuukausia.
2. Ohjelma-, tuotanto- ja materiaalienhallinnan kustannukset. Sulautetut liikejärjestelmät toimitetaan yhtenä osaluettelona, ​​mikä poistaa satojen osien tilaamisen, varastoinnin ja kokoonpanon tarpeen.
3. Tuotantokustannukset. Tarkkuusliikejärjestelmät vaativat ammattitaitoisia kokoonpanoteknikoita ja erikoistuneita tuotantolaitteita, joiden kustannusperusteinen arviointi voi olla vaikeaa, jos käyttöaste ei ole täysin hyödynnetty.
4. Takuu- ja vikakustannukset. Hyvä sulautettujen liikkeiden toimittaja takaa järjestelmänsä vikaantumiselta ja seisoo työnsä takana, mikä vähentää laitevalmistajan riskiä.

Tällä epätavallisella CNC-koneella on kaikki ihanteellisen sulautetun liikkeen sovelluksen ominaisuudet. Se vaati:

1. Sekä ohjausjärjestelmät että mekaaninen asiantuntemus.Mekaanisen järjestelmän yhdistäminen monimutkaista polaariliikettä tukeviin ohjaimiin ja vahvistimiin vaati järjestelmälähestymistapaa ja kuukausien testausta. Meidän piti myös kehittää joukko linjaustekniikoita ja työkaluja tämän uuden CNC-järjestelmän rakentamiseksi.

2. Kompakti muotoilu, helppo integrointi.Tässä pöytäkoneen kokoisessa CNC-koneessa tila oli kortilla. Servomoduuli Rotaryn suunnittelu, jossa on suuri esteetön läpireikä, mahdollisti käytettävissä olevan tilan tehokkaan käytön. 100 mm:n läpireiät mahdollistivat helpon ilmansyötön tuomisen suoraan karalle, materiaalinjakolaitteen upottamisen työkappaleen puolelle ja kaikkien tarvittavien virtaliitäntöjen tekemisen.

3. Kustannusten hillitseminen.Yksi tämän sulautetun liikejärjestelmän mielenkiintoinen puoli on, että se ei ole monimutkaisempi kuin sen tarvitsee olla. Tärkein toiminnallinen vaatimus koski pinnanlaatua, ei paikannustarkkuutta. Paikannustarpeet ovat itse asiassa melko vaatimattomia, ainakin meidän mittapuullamme. Niinpä pystyimme luopumaan suoralukemista pulsseista ja käyttämään koko järjestelmää avoimen silmukan tilassa. Tämä säästi asiakkaamme tuhansia dollareita konetta kohden.

Upotetun liikkeen aloittaminen

Hyppy komponentti kerrallaan toimivista liikejärjestelmistä sulautettuihin liikejärjestelmiin saattaa tuntua uskonhypyltä. Loppujen lopuksi ulkoistat liikkeenohjauksen toimittajalle.

Jos kuitenkin valitset oikean toimittajan, ulkoistaminen kannattaa parantuneena suorituskykynä ja luotettavuutena. Myös kustannukset laskevat, kun liikkeenohjausjärjestelmät saapuvat tehtaallesi täysin testattuina, takuun piirissä ja valmiina asennettaviksi koneeseesi.