שלבי מיקום כיום יכולים לענות על דרישות פלט ספציפיות ותובעניות. הסיבה לכך היא שאינטגרציה מותאמת אישית והתכנות העדכני ביותר בתכנות תנועה עוזרים כיום לשלבים להשיג דיוק וסנכרון מדהימים. יתרה מכך, ההתקדמות בחלקים מכניים ובמנועים עוזרת ליצרני ציוד מקורי לתכנן שילוב טוב יותר של שלבי מיקום רב-ציריים.

התקדמות מכנית עבור שלבים

קחו בחשבון כיצד בניית במות מסורתיות משלבת צירים ליניאריים בשילובי מפעילים XYZ. במקרים מסוימים (אם כי לא בכולם), עיצובים קינמטיים סדרתיים כאלה יכולים להיות מגושמים ולהציג שגיאות מיקום מצטברות. לעומת זאת, מערכים משולבים (בין אם הם באותו פורמט במה קרטזית או בסידורים אחרים כגון פלטפורמות הקספודים והסטיוארט) מניעים תנועה מדויקת יותר המוכתבת על ידי אלגוריתמי בקר ללא הצטברות שגיאות תנועה.

שלבים קונבנציונליים המונעים על ידי בורג (עם מנוע וגלגל שיניים בקצה אחד של השלב) קלים ליישום כאשר המטען אינו זקוק לספק כוח משלו והאורך הכולל אינו מהווה בעיה. אחרת, גלגל השיניים יכול להיכנס לתוך השלב בקצה המנוע של מהלך השלב, כך שרק אורך המנוע מוסיף לטביעת הרגל הכוללת של מיקום השלב.

במידת הצורך, מערכות קרטזיות יכולות גם למזער שגיאות כאשר הן משולבות מראש עם רכיבים מיוחדים - לדוגמה, מנועים ליניאריים. אלה עושים כיום פריצת דרך משמעותית במכונות ייצור לאריזה במהירות גבוהה.

חלק מתתי-הרכיבים הללו מגיעים אף בצורות המאתגרות תפיסות מסורתיות לגבי מורפולוגיה של הבמה. מקטעים מעוקלים של מנוע ליניארי מאפשרים לולאות אליפטיות שלמות של העברת כוח. כאן, גלגלי ההנחיה שומרים על הרכיב הנע במרחקים מדויקים מהמגנטים לצורך תרגום כוח אופטימלי, חומרי גלגל מיוחדים ועיצובי מיסבים נחוצים לקצבי תאוצה גבוהים - מערכות תנועה שהיו בלתי אפשריות רק לפני מספר שנים.

בשלבי מיקום קטנים יותר, התקני משוב מדויקים יותר, מנועים והנעות יעילים ומיסבים בעלי ביצועים גבוהים יותר משפרים את הביצועים - במיוחד בשלבי ננו-מיקום עם מנועים משולבים בעלי הנעה ישירה, למשל.

במקומות אחרים, גרסאות מותאמות אישית של רכיבים מסורתיים מסוג סיבובי-ליניארי מסייעות לשמור על עלויות נמוכות. יישומים בפורמט גדול יכולים לחבר יחד שלבי סרוו-ברנט ללא הגבלת אורך, לדברי מייק אוורמן, מנהל וטכנולוגיות ראשי ב-Bell Everman. הפעלת שלבים בעלי מהלך ארוך שכזה באמצעות מנועים ליניאריים יכולה להיות יקרה מדי, והפעלתם באמצעות ברגים או רצועות קונבנציונליות יכולה להיות מאתגרת.

יש אזהרה אחת בבחירה בין מוצרי תנועה בהתאמה אישית או מסחריים מוכנים מהמדף (COTS).

כאשר מחליטים בין פתרון מותאם אישית לבין עיצוב מוכן לשימוש, הבחירה היא בעצם דרישות היישום. אם קיים פתרון מוכן לשימוש ועונה על כל דרישות היישום, זוהי הבחירה המתבקשת. בדרך כלל, מערכות מותאמות אישית יקרות יותר אך מותאמות בדיוק ליישום הרלוונטי.

התקדמות באלקטרוניקה של שלבי מיקום

אלקטרוניקה עם משוב רעש נמוך ומגברי הספק טובים יותר מסייעים בשיפור ביצועי שלב המיקום, ואלגוריתמי בקרה משפרים את דיוק המיקום ואת התפוקה. בקיצור, בקרות נותנות למהנדסים יותר אפשרויות מאי פעם לחיבור ברשת ולתיקון תנועת צירי שלב המיקום.

קחו לדוגמה את העובדה שלמשלבי קווי האריזה של ימינו אין זמן לבנות פונקציות מרובות צירים מאפס. לדברי אוורמן, המהנדסים האלה פשוט רוצים רובוטים שמתקשרים וזרימת מוצרים פשוטה דרך סדרה של תחנות עבודה. במספר הולך וגדל של מקרים, התשובה היא בקרות ייעודיות, בין היתר משום שבקרות הן חסכוניות בהרבה ממה שהיו לפני עשר שנים.

יישומים מעודדים חדשנות בשלבי מיצוב

מספר תעשיות - מוליכים למחצה ואלקטרוניקה, רפואה, תעופה וחלל וביטחון, רכב וייצור מכונות - מעודדות שינויים בשלבים ובגנטריות של ימינו.

כל התעשיות הללו מניעות שינוי בצורה כזו או אחרת. בתנועה מדויקת, אנו מונעים על ידי תעשיות המנסות לדחוף את התשואות והדיוקים לרמות שלא היו ניתנות להשגה רק לפני מספר שנים. אנו מבינים שגודל אחד אף פעם לא מתאים לכולם ורק לעתים רחוקות מתאים לרוב.

למרות שיצרנים מספקים עיצובים בהתאמה אישית לכל התעשיות, תעשיות היי-טק (כגון רפואה, מוליכים למחצה ואחסון נתונים) הן אלו שדוחפות לשלבים מיוחדים יותר. זה נובע בעיקר מלקוחות המחפשים יתרון תחרותי.

אחרים רואים זאת קצת אחרת. יש צורך גובר ברכיבי תנועה קטנים ובדיוק גבוה עבור יישומים במחקר מתקדם, מדעי החיים ופיזיקה. עם זאת, הוא רואה שתעשיות אלו מתרחקות משלבות מותאמות אישית לעבר מוצרים סטנדרטיים הזמינים יותר. שלבי תנועה מדויקים בעלי טביעת רגל קטנה, כגון סדרת Miniature Precision (MP), זמינים כעת מבישופ-וייזקרבר עבור יישומים מדעיים תובעניים.

מהלכים בקנה מידה גדול של תעשייה לעבר מזעור בהחלט הובילו חלק מתכנון שלבי המיצוב להתאמה אישית. שוק האלקטרוניקה הצרכנית הוא מניע במזעור, במיוחד בכל הנוגע למארזים בצורה של טלפונים דקים יותר וטלוויזיות דקות יותר, למשל. עם זאת, עם מכשירים קטנים יותר פיזית אלה מגיעים ביצועים משופרים כמו אחסון רב יותר ומעבדים מהירים יותר. השגת ביצועים טובים יותר כאן דורשת שלבי אוטומציה מהירים ומדויקים יותר.

עם זאת, דרישות אריזת המכשירים וצימוד אופטי נמוכות בהרבה ממיקרומטר. שילוב סבולות אלו עם דרישות התפוקה של ייצור בנפח יוצר אתגר אוטומציה קשה. במקרים רבים אלה, השלב או השלבים - או חשוב מכך, פתרון האוטומציה המלא - חייבים להיות מותאמים אישית כדי להתאים לצרכים המדויקים של הלקוח הסופי.

האינטרנט של הדברים (IoT) מתקדם בהקמות של שלבי מיקום. בעולם המחובר של ימינו, צרכנים מצפים שמוצרים יתחברו ויעבדו יחד. אין ספק ש-IoT יגיע לכל הרמות של בקרת תנועה ואוטומציה של מפעלים. המוצרים שלנו מצוידים היטב לתמוך במפעל מחובר. בין אם קישוריות זו מתרחשת באמצעות בקר PLC, אפיק שדה, אלחוטי, Ethernet או קלט/פלט אנלוגי-דיגיטלי מעל כונן, הכוננים והבקרים שלנו מציעים פתרונות לקישוריות מפעל. פיתוחים עתידיים נמצאים בתהליכי שיפור קישוריות זו.

ככל שנתקדם יחד לעבר מפעל מחובר עם רמות אוטומציה גבוהות יותר, הצורך לנטר במדויק את מצב המכונה יגדל. משוב אמין ומונע נתונים על מצב המכונה טומן בחובו פוטנציאל למנוע כשל בלתי צפוי במכונה.

יכולות IoT כבר נמצאות בשימוש בייצור מוליכים למחצה ובמשימות אוטומציה המעבדות חומרי עבודה יקרים.

חיישנים משובצים בתוך מיסבים ליניאריים ומוליכים ינטרו שינויים בטמפרטורות הפעלה ורעידות נוספות, ששניהם אינדיקטורים מובילים לכשל מיסב. על ידי ניטור פרמטרים אלה, במיסב עצמו, ניתן להפעיל פעולות מתקנות לפני הכשל.