Oggi, le fasi di posizionamento possono soddisfare requisiti di output specifici e impegnativi. Questo perché l'integrazione personalizzata e le più recenti tecnologie di programmazione del movimento consentono ora alle fasi di raggiungere un'accuratezza e una sincronizzazione incredibili. Inoltre, i progressi nei componenti meccanici e nei motori stanno aiutando gli OEM a pianificare una migliore integrazione delle fasi di posizionamento multiasse.

Progressi meccanici per le fasi

Si consideri come le strutture tradizionali a piattaforma combinano assi lineari in combinazioni di attuatori XYZ. In alcuni casi (anche se non in tutti), tali progetti cinematici seriali possono essere ingombranti e presentare errori di posizionamento accumulati. Al contrario, le configurazioni integrate (siano esse basate sullo stesso formato a piattaforma cartesiana o su altre configurazioni come esapodi e piattaforme Stewart) generano un movimento più accurato, dettato dagli algoritmi del controller, senza accumulo di errori di movimento.

Gli stadi a vite convenzionali (con motore e ingranaggi su un'estremità dello stadio) sono facili da implementare quando il carico utile non necessita di un'alimentazione propria e la lunghezza complessiva non è un problema. In caso contrario, gli ingranaggi possono essere inseriti all'interno dello stadio all'estremità della corsa del motore, quindi solo la lunghezza del motore contribuisce all'ingombro complessivo dello stadio di posizionamento.

Ove necessario, le configurazioni cartesiane possono anche ridurre al minimo gli errori se preintegrate con componenti speciali, ad esempio motori lineari. Questi stanno attualmente facendo grandi progressi nei macchinari di produzione per il confezionamento ad alta velocità.

Alcuni di questi sottocomponenti presentano addirittura forme che sfidano le nozioni tradizionali sulla morfologia dei piani. Le sezioni curve dei motori lineari consentono di realizzare circuiti ovali completi di trasmissione della potenza. In questo caso, le ruote di guida mantengono l'elemento mobile a distanze precise dai magneti per una trasmissione ottimale della forza; per le elevate velocità di accelerazione sono necessari materiali speciali per le ruote e cuscinetti dal design speciale, sistemi di movimento impossibili solo pochi anni fa.

Nelle fasi di posizionamento più piccole, dispositivi di feedback più precisi, motori e azionamenti efficienti e cuscinetti più performanti aumentano le prestazioni, in particolare nelle fasi di nanoposizionamento con motori a trasmissione diretta integrati, ad esempio.

Altrove, le versioni personalizzate dei tradizionali componenti rotativi-lineari contribuiscono a contenere i costi. Secondo Mike Everman, direttore e direttore tecnico di Bell Everman, le applicazioni di grande formato possono giuntare tra loro stadi servobelt senza limiti di lunghezza. Alimentare stadi a corsa lunga con motori lineari può essere troppo costoso, e alimentarli con viti o cinghie convenzionali può essere impegnativo.

C'è un avvertimento da tenere presente quando si sceglie tra prodotti di movimento personalizzati o commerciali già pronti all'uso (COTS).

La scelta tra una soluzione personalizzata e un progetto standard è in realtà determinata dai requisiti applicativi. Se è disponibile una soluzione standard che soddisfa tutti i requisiti applicativi, questa è la scelta più ovvia. In genere, le configurazioni personalizzate sono più costose, ma sono progettate su misura per l'applicazione in questione.

Progressi nell'elettronica delle fasi di posizionamento

L'elettronica con feedback a basso rumore e amplificatori di potenza più performanti contribuisce a migliorare le prestazioni della fase di posizionamento, mentre gli algoritmi di controllo migliorano la precisione e la produttività del posizionamento. In breve, i controlli offrono agli ingegneri più opzioni che mai per il collegamento in rete e la correzione del movimento degli assi della fase di posizionamento.

Si consideri come gli integratori di linee di confezionamento di oggi non abbiano il tempo di sviluppare funzioni multiasse da zero. Questi ingegneri desiderano semplicemente robot che comunichino e semplifichino il flusso di prodotto attraverso una serie di postazioni di lavoro, secondo Everman. In un numero crescente di casi, la risposta sono i controlli specifici, in parte perché sono molto più economici rispetto a dieci anni fa.

Le applicazioni stimolano l'innovazione nella fase di posizionamento

Diversi settori, tra cui semiconduttori ed elettronica, medicale, aerospaziale e difesa, automobilistico e produzione di macchinari, stanno stimolando cambiamenti nelle fasi e nei portali odierni.

Tutti questi settori stanno guidando il cambiamento, in un modo o nell'altro. Nel settore della movimentazione ad alta precisione, siamo spinti da settori che cercano di spingere rendimenti e precisioni a livelli irraggiungibili solo pochi anni fa. Sappiamo che una soluzione unica non è mai adatta a tutti e raramente si adatta alla maggior parte delle persone.

Sebbene i produttori offrano progetti personalizzati a tutti i settori, i settori high-tech (come quello medico, dei semiconduttori e dell'archiviazione dati) sono quelli che spingono verso fasi più specializzate. Questo avviene principalmente da parte di clienti alla ricerca di un vantaggio competitivo.

Altri la vedono in modo leggermente diverso. C'è una crescente richiesta di componenti di movimento di piccole dimensioni e ad alta precisione per applicazioni nella ricerca avanzata, nelle scienze della vita e nella fisica. Tuttavia, egli nota che questi settori si stanno allontanando dai sistemi di movimentazione personalizzati verso prodotti standardizzati, più facilmente reperibili. Sistemi di movimentazione di piccole dimensioni e ad alta precisione, come la serie Miniature Precision (MP), sono ora disponibili da Bishop-Wisecarver per applicazioni scientifiche complesse.

Le tendenze industriali su larga scala verso la miniaturizzazione hanno certamente spinto alcuni progetti in fase di posizionamento verso la personalizzazione. Il mercato dell'elettronica di consumo è un motore della miniaturizzazione, soprattutto per quanto riguarda il packaging, ad esempio sotto forma di telefoni e TV più sottili. Tuttavia, dispositivi fisicamente più piccoli comportano prestazioni migliori, come maggiore spazio di archiviazione e processori più veloci. Ottenere prestazioni migliori in questo ambito richiede fasi di automazione più rapide e precise.

Tuttavia, i requisiti di packaging e accoppiamento ottico dei dispositivi sono ben al di sotto del micrometro. Abbinare queste tolleranze ai requisiti di produttività della produzione in serie crea una sfida di automazione complessa. In molti di questi casi, la fase o le fasi – o, cosa ancora più importante, l'intera soluzione di automazione – devono essere personalizzate per soddisfare le specifiche esigenze del cliente finale.

L'IoT sta facendo breccia nelle configurazioni di posizionamento. Nel mondo connesso di oggi, i consumatori si aspettano che i prodotti si connettano e interagiscano tra loro. Non c'è dubbio che l'IoT raggiungerà tutti i livelli del controllo del movimento e dell'automazione industriale. I nostri prodotti sono ben equipaggiati per supportare una fabbrica connessa. Che l'interconnettività avvenga tramite PLC, bus di campo, wireless, Ethernet o tramite I/O analogico-digitale, i nostri azionamenti e controllori offrono soluzioni per la connettività in fabbrica. Sono in corso sviluppi futuri per migliorare ulteriormente questa connettività.

Con il progressivo avvicinamento alla fabbrica connessa con livelli di automazione sempre più elevati, crescerà la necessità di monitorare con precisione le condizioni delle macchine. Un feedback affidabile e basato sui dati sullo stato delle macchine ha il potenziale per eliminare guasti imprevisti.

Le funzionalità dell'IoT sono già utilizzate nella produzione di semiconduttori e nelle attività di automazione che elaborano pezzi costosi.

I sensori integrati nei cuscinetti lineari e nelle guide monitoreranno le variazioni delle temperature di esercizio e le vibrazioni aggiuntive, entrambi indicatori principali di un eventuale guasto del cuscinetto. Monitorando questi parametri, a livello del cuscinetto stesso, è possibile intervenire tempestivamente prima che si verifichi un guasto.