Якщо ви будуєте машини, ви, ймовірно, щодня працюєте з приводами та платформами позиціонування. Але чи справді ви отримуєте найкращу продуктивність або найнижчу вартість володіння від цих пристроїв руху? Відповідь може бути не такою, як ви очікуєте.

Занадто часто інженери думають про платформи або виконавчі механізми як про ще один елемент у переліку матеріалів. Якщо рухомий пристрій номінально відповідає бажаним вимогам щодо позиціонування, сили, корисного навантаження, швидкості та вартості, він готовий до роботи.

За простих вимог до руху такий підхід до вибору сцени або виконавчого механізму може дати прийнятні результати. Однак машини зі складними вимогами до механічного руху виграють від стратегії проектування вбудованого руху. Замість набору електромеханічних компонентів, які можуть добре працювати разом, а можуть і ні, вбудовані системи руху функціонують як справжні підсистеми машин, що працюють за принципом «підключи та працюй».

Вбудовані системи руху спроектовані таким чином, щоб вони розміщувалися в заздалегідь визначеному фізичному просторі машини та підключалися до системи керування рухом машини, готові приймати команди від комп'ютерного інтерфейсу верхнього рівня, плати керування або ПЛК. У найпростішому вигляді вбудовані системи руху можуть складатися з не більше ніж платформи або виконавчого механізму, з'єднаного роз'ємами для спрощення встановлення. У найскладнішому вигляді ці підсистеми руху охоплюють весь процес, від розведення контактів до корисного навантаження. Вони охоплюють не лише сам пристрій руху, але й усе, що він несе.

Порівняно з підходом до руху машини, що базується на принципі «компонент за компонентом», вбудований рух пропонує деякі переконливі переваги:

Механічні характеристики

Навіть коли вони використовують ту саму сцену або виконавчий механізм, вбудовані системи руху зазвичай перевершують компоненти систем руху. Причина цього полягає в досвіді застосування та складання. Хороший постачальник вбудованих систем руху матиме багаторічний досвід вирішення складних задач позиціонування та колекцію перевірених структурних блоків руху, які можна налаштувати відповідно до поточного завдання. Він матиме глибоке розуміння того, як динаміка сцени, архітектура керування рухом та операційне середовище впливатимуть на вимоги до позиціонування.

Що стосується складання, багатьом машинобудівникам бракує кваліфікованих техніків, спеціалізованих пристосувань, лазерних інтерферометрів та інших метрологічних систем, необхідних для вирівнювання найточніших багатоосьових платформ, які часто мають допуски вирівнювання між осями, що вимірюються в мікронах.

Експертиза контролю

Вбудовані системи руху можуть постачатися з елементами керування рухом, а можуть і не постачатися, залежно від вимог замовника. Але стратегія керування завжди повинна бути частиною рівняння вбудованого руху. Гарний постачальник вбудованих систем руху матиме глибокі знання про те, як різні платформи керування рухом та їхні кінематичні можливості взаємодіятимуть з механічними системами руху. Ці знання можуть дозволити нам розширити межі можливого з точки зору динамічних можливостей, таких як прийнятні коефіцієнти невідповідності інерції.

Надійність

Під час введення в експлуатацію нової системи руху деякі з найпоширеніших проблем виникають через те, що окремі, здавалося б, незначні компоненти не працюють належним чином або не працюють належним чином один з одним. Наприклад, один несправний роз'єм або неправильний провід можуть залишити навіть найкращу сцену руху нерухомою. Вбудовані системи руху уникають такого типу збоїв, оскільки вони збираються та тестуються як система перед інтеграцією у виробничу машину. У системах руху, що складаються з окремих компонентів, невеликі збої та несумісності можуть залишатися непоміченими, доки виробнича машина не буде змонтована.

Зменшення витрат

Вбудовані системи руху зазвичай коштують на 25-50% менше, ніж їхні компонентні аналоги. Частково ця економія досягається завдяки можливості зменшити кількість деталей, наприклад, шляхом проектування кронштейнів, з'єднувачів та інших компонентів. Зниження витрат може значно перевищити 50%, якщо врахувати всі приховані компоненти витрат, пов'язані зі створенням та встановленням системи руху. До них належать витрати, пов'язані з проектуванням, складськими запасами, часом виведення на ринок тощо.

Багато типів застосувань можуть скористатися перевагами вбудованого руху. Ми впровадили цей підхід на десятках напівпровідникових, мокрих, лазерних різальних, пакувальних та лабораторних машин.

Приховані витрати на системи руху

Системи руху, побудовані на основі компонентів, мають низку прихованих витрат, які можна усунути за допомогою підходу вбудованого руху, зокрема:

1. Витрати на час виходу на ринок. Вбудовані системи руху, які за своєю суттю підтримують паралельне проектування, можуть скоротити час розробки складної машини на тижні або навіть місяці.
2. Витрати на програму, виробництво та управління матеріалами. Вбудовані системи руху постачаються як єдиний перелік матеріалів, що усуває необхідність замовлення, інвентаризації та складання сотень деталей.
3. Виробничі витрати. Системи точного руху вимагають кваліфікованих техніків-складальників та спеціалізованого виробничого обладнання, вартість якого може бути важко виправдати за умови неповного використання.
4. Гарантія та витрати на випадок несправностей. Гарний постачальник вбудованих систем руху надасть гарантію на свої системи від несправностей і підтримає свою роботу, що зменшує ризик для виробника оригінального обладнання.

Цей нетрадиційний верстат з ЧПК має всі ознаки ідеального вбудованого механізму руху. Він вимагав:

1. Як управління, так і механічна експертиза.Поєднання механічної системи з елементами керування та підсилювачами, що підтримують складну кінематику полярного руху, вимагало системного підходу та місяців випробувань. Нам також довелося розробити набір методів та інструментів вирівнювання для створення цієї нової системи ЧПК.

2. Компактний дизайн, легка інтеграція.Простір на цьому настільному верстаті з ЧПК був обмежений. Конструкція сервомодуля Rotary, який має великий вільний наскрізний отвір, дозволила нам ефективно використовувати наявний простір. Наскрізні отвори діаметром 100 мм дозволили легко підвести подачу повітря безпосередньо до шпинделя, вбудувати індексатор матеріалу з боку заготовки та виконати всі необхідні підключення живлення.

3. Стримування витрат.Один цікавий аспект цієї вбудованої системи руху полягає в тому, що вона не складніша, ніж потрібно. Основна функціональна вимога стосувалася якості поверхні, а не точності позиціонування. Потреби в позиціонуванні насправді досить скромні, принаймні за нашими стандартами. Тож ми змогли відмовитися від енкодерів прямого зчитування та запустити всю систему в режимі розімкнутого циклу. Це заощадило нашому клієнту тисячі доларів на кожну машину.

Початок роботи з вбудованим рухом

Перехід від систем руху компонент за компонентом до вбудованих систем руху може здатися рішучим кроком довіри. Зрештою, ви передасте керування рухом на аутсорсинг постачальнику.

Однак, якщо ви оберете правильного постачальника, аутсорсинг окупиться покращеною продуктивністю та надійністю. Витрати також знизяться, оскільки підсистеми руху надходитимуть на ваше підприємство повністю перевіреними, з гарантією та готовими до встановлення у ваш верстат.