Створення приводів руху та платформ з нуля змушує конструкторів замовляти, складати інвентаризацію та збирати сотні деталей. Це також збільшує час виходу на ринок та вимагає технічних спеціалістів та спеціалізованого виробничого обладнання. Альтернативою є замовлення попередньо розроблених пристроїв руху.

Ступінні та виконавчі механізми часто є лише елементами у переліку матеріалів машини. Якщо вони забезпечують правильне зусилля, корисне навантаження, позиціонування та швидкість, машинобудівникам не потрібно витрачати час на додаткове врахування цих елементів. Але компанії можуть фактично покращити свої машини, використовуючи попередньо розроблені ступені та виконавчі механізми.

Готові платформи, такі як цей лінійний привод ServoBelt, зазвичай коштують на 25-50% менше, ніж їхні компонентні аналоги, завдяки меншій кількості деталей, особливо кронштейнів та з'єднувачів. Вони також скорочують витрати, пов'язані з проектуванням та обслуговуванням запасів.
Правильно розроблені підсистеми руху розміщуються у визначеному фізичному просторі та пов'язані з елементами керування машиною. Зазвичай вони приймають команди від комп'ютерного інтерфейсу верхнього рівня, плати керування або ПЛК. Найпростіші попередньо розроблені системи складаються лише з виконавчого механізму та роз'ємів. Складні попередньо розроблені ступені додають елементи керування та навіть кінцеві виконавчі механізми для переміщення корисних вантажів.

Готові платформи часто перевершують компоненти, зібрані з окремих компонентів, оскільки вони виготовляються на замовлення. Натомість багато виробників машин не мають кваліфікованих техніків, пристосувань, лазерних інтерферометрів та іншого обладнання для вирівнювання платформ (які часто мають допуски вирівнювання між осями, що вимірюються в мікронах).

Стратегія керування диктує деякі особливості конструкції, тому попередньо розроблені каскади не завжди відповідають традиційним правилам проектування. Враховуйте невідповідність інерції. Типове емпіричне правило полягає в тому, щоб підтримувати співвідношення інерції корисного навантаження до інерції двигуна нижче 20:1, щоб уникнути проблем під час використання попередньо встановлених налаштувань підсилення попередньо розроблених комбінацій підсилювача та двигуна. Але багато попередньо розроблених каскадів мають співвідношення до 200:1 (або навіть 4500:1 на поворотних столах, наприклад) і все ще виконують точні рухи без перерегулювання. Тут виробник динамічно змінює коефіцієнти налаштування каскаду та перевіряє їх за допомогою фізичних випробувань. Це дозволяє меншим двигунам виконувати роботу.

Поворотні платформи, подібні до цієї, зазвичай використовуються для позиціонування, але вони також підходять для верстатів з ЧПК. Верстати, які найчастіше використовують попередньо розроблені платформи, це вплавлені напівпровідникові платформи, мокрі платформи, лазерне різання, упаковка та лабораторна автоматизація.
Попередньо розроблені платформи також надійні. Під час введення в експлуатацію нових систем руху окремі, здавалося б, незначні компоненти, не працюють належним чином разом. Наприклад, несправний роз'єм може вивести з ладу всю машину. Попередньо розроблені платформи збираються та тестуються перед встановленням у машини, щоб цього не сталося.

Приклад: Лінійний рух
Розглянемо застосування, в якому лінійний привід виконує два різні рухи. Один з них – це довгий переміщення зі швидкістю 400 мм/с, а інший – високошвидкісний поштовх на 13 мм, який має зупинитися в межах 10 мкм від цільового положення за 150 мс. Рухома маса становить 38 кг з точністю до двонаправленого положення ±5 мкм на основі зворотного зв'язку від оптичного лінійного енкодера з точністю 1 мкм.

Традиційні кульково-гвинтові переміщувальні столи XY недостатньо точні, якщо тільки конструктор не обере дорогі версії з безлюфтовим механізмом. Лінійні двигуни – ще один варіант, але для цього застосування вони будуть великими та дорогими, оскільки лише довга котушка двигуна задовольнить вимогу щодо постійної сили 300 Н. Довга котушка також вимагатиме значних змін у загальній конструкції, що зробить її на 50% дорожчою, ніж інші варіанти.

Ця попередньо розроблена багатоосьова платформа на основі лінійних приводів ServoBelt проходить випробування перед її додаванням до машини для виробництва напівпровідників. Платформа має нульовий люфт, тому конструктор може налаштувати елементи керування відповідно до динамічних вимог. Це корисно, оскільки єдиний спосіб виконувати швидкі індексні переміщення в цій машині — це замикати сервоконтури за допомогою лінійного енкодера, що вимагає безлюфтового приводу від двигуна до корисного навантаження.
Натомість, попередньо розроблений каскад на основі ремінних приводів є економічно ефективним. Він не потребує двоконтурного керування, оскільки може обійтися одноконтурним керуванням, використовуючи лише лінійний енкодер. Привід також має високе механічне демпфування, що дозволяє елементам керування мати високі коефіцієнти посилення налаштування (до чотирьох разів перевищують коефіцієнти посилення швидкості та положення) для коротких часів встановлення. Натомість лінійні двигуни повинні імітувати демпфування в електроніці сервопідсилювача, що зменшує можливе коефіцієнт посилення положення.

Приклад: Обертальний рух
Розглянемо інше застосування — тривісний настільний фрезерний верстат з ЧПК. У них зазвичай використовуються системи лінійного руху для позиціонування ріжучого інструменту. Натомість, попередньо розроблена платформа поєднує обертальне та лінійне позиціонування. Тут два обертові пристрої з ремінним приводом несуть навантаження на обертових підшипниках великого діаметра та розташовані один навпроти одного. Один несе пневматичний шпиндель зі швидкістю 150 000 об/хв. Інший утримує заготовку та обертає її на 180°, щоб ріжучий інструмент міг досягти будь-якої точки на поверхні заготовки в об'ємі 40 × 40 × 40 мм.

Цей фрезерний верстат з ЧПК використовує попередньо розроблену робочу поверхню, яка не є складнішою, ніж потрібно. Для застосування потрібна гарна якість поверхні, а не точність позиціонування, тому відмовляються від енкодерів і працюють у відкритому циклі (що потенційно заощаджує тисячі доларів на верстат).
Лінійний привід з гвинтовим приводом рухає лінійну вісь, але дозволяє обертовому пристрою з ріжучими головками переміщатися осьово відносно пристрою, що утримує заготовку. Усі три пристрої рухаються синхронно. Лінійна вісь здійснює позиціонування по осі Z та підводить ріжучий інструмент до торця заготовки.

Роторна конструкція є жорсткою, що допомагає їй відповідати допускам обробки. Варіант з довічним змащенням зменшує ймовірність забруднення, а ефектори на обох роторних платформах проходять через прості роторні ущільнення в стінці різальної камери. Ущільнення захищають внутрішні механізми від рідини для різання та летючого керамічного пилу. Натомість, платформи XYZ вимагають громіздких сильфонів та кожухів броненосця.

Обертальне позиціонування ріжучого інструменту та заготовки використовує полярні координати, а не декартові (як це типово для кінематики ЧПК). Контролер приймає команди G-коду XYZ та перетворює їх на полярні координати в режимі реального часу. Перевага? Обертальний рух кращий за лінійний для створення гладкої обробки поверхонь, оскільки навіть найкращі лінійні підшипники та кулькові гвинти «гуркотять», коли кульки циркулюють у навантаженому стані та виходять з нього. Цей гул відлунює по всій системі руху та може проявлятися на деталях як періодичні зміни якості поверхні.