Si te dedicas a la fabricación de maquinaria, probablemente trabajas a diario con actuadores y plataformas de posicionamiento. Pero, ¿obtienes realmente el mejor rendimiento o el menor coste total de propiedad de estos dispositivos de movimiento? La respuesta puede no ser la que esperas.

Con demasiada frecuencia, los ingenieros consideran las plataformas o los actuadores como un simple elemento más en la lista de materiales. Siempre que el dispositivo de movimiento cumpla nominalmente con los requisitos de posicionamiento, fuerza, carga útil, velocidad y costo deseados, está listo para usarse.

Para requisitos de movimiento sencillos, este enfoque para la selección de etapas o actuadores puede ofrecer resultados aceptables. Sin embargo, las máquinas con requisitos de movimiento mecánico complejos se beneficiarán de una estrategia de diseño de movimiento integrado. En lugar de un conjunto de componentes electromecánicos que pueden o no funcionar bien juntos, los sistemas de movimiento integrados funcionan como subsistemas de máquina verdaderamente plug-and-play.

Los sistemas de movimiento integrados están diseñados para encajar en un espacio físico predefinido de una máquina y conectarse a su sistema de control de movimiento, listos para recibir comandos de una interfaz de computadora, tarjeta de control o PLC. En su forma más simple, los sistemas de movimiento integrados pueden consistir en poco más que una etapa o actuador con conectores para facilitar la instalación. En su forma más compleja, estos subsistemas de movimiento abarcan desde la configuración de pines hasta la carga útil. Incluyen no solo el dispositivo de movimiento en sí, sino también todo lo que contiene.

En comparación con un enfoque de movimiento de máquinas componente por componente, el movimiento integrado ofrece algunas ventajas convincentes:

Rendimiento mecánico

Incluso cuando utilizan la misma plataforma o actuador, los sistemas de movimiento integrados suelen ofrecer un rendimiento superior al de los sistemas de movimiento construidos con componentes. Esto se debe a la experiencia en la aplicación y el ensamblaje. Un buen proveedor de sistemas de movimiento integrados cuenta con años de experiencia resolviendo problemas complejos de posicionamiento y dispone de una gama de bloques de construcción de movimiento probados que pueden personalizarse para cada tarea. Además, comprende a la perfección cómo la dinámica de la plataforma, la arquitectura de control de movimiento y el entorno operativo influyen en los requisitos de posicionamiento.

En lo que respecta al ensamblaje, muchos fabricantes de maquinaria carecen de los técnicos cualificados, los dispositivos de fijación especializados, los interferómetros láser y otros sistemas de metrología necesarios para alinear las plataformas multieje más precisas, que a menudo tienen tolerancias de alineación entre ejes medidas en micras.

Experiencia en controles

Los sistemas de movimiento integrados pueden incluir o no controles de movimiento, según los requisitos del cliente. Sin embargo, una estrategia de control siempre debe formar parte de la ecuación del movimiento integrado. Un buen proveedor de sistemas de movimiento integrados tendrá un conocimiento profundo de cómo las diferentes plataformas de control de movimiento y sus capacidades cinemáticas interactúan con los sistemas de movimiento mecánicos. Este conocimiento nos permite ampliar los límites de lo posible en términos de capacidades dinámicas, como por ejemplo, índices de desajuste de inercia aceptables.

Fiabilidad

Al poner en marcha un nuevo sistema de movimiento, algunos de los problemas más comunes surgen cuando componentes individuales, aparentemente menores, fallan o no funcionan correctamente entre sí. Por ejemplo, un conector defectuoso o un cable incorrecto pueden dejar inmóvil incluso la mejor plataforma de movimiento. Los sistemas de movimiento integrados evitan este tipo de fallas, ya que se ensamblan y prueban como un sistema completo antes de su integración en la máquina de producción. Con los sistemas de movimiento compuestos por componentes individuales, las pequeñas fallas e incompatibilidades pueden pasar desapercibidas hasta que la máquina de producción esté completamente ensamblada.

Reducción de costos

Los sistemas de movimiento integrados suelen costar entre un 25 % y un 50 % menos que sus contrapartes basadas en componentes. Este ahorro se debe, en parte, a la posibilidad de reducir el número de piezas, por ejemplo, al integrar soportes, conectores y otros componentes en el diseño. La reducción de costos puede superar con creces el 50 % si se tienen en cuenta todos los costos ocultos asociados con la fabricación e instalación de un sistema de movimiento. Estos incluyen costos relacionados con el diseño, el inventario, el tiempo de comercialización y otros.

Numerosas aplicaciones pueden beneficiarse del control por movimiento integrado. Hemos implementado este enfoque en decenas de máquinas para la fabricación de semiconductores, equipos de laboratorio húmedo, máquinas de corte por láser, máquinas de embalaje y máquinas de automatización de laboratorio.

Los costes ocultos de los sistemas de movimiento

Los sistemas de movimiento construidos a partir de componentes tienen una serie de costos ocultos que pueden eliminarse mediante el enfoque de movimiento integrado, entre los que se incluyen:

1. Costes de comercialización. Los sistemas de movimiento integrados, que inherentemente admiten la ingeniería concurrente, pueden reducir semanas o incluso meses el tiempo de desarrollo de una máquina compleja.
2. Costos de gestión de programas, producción y materiales. Los sistemas de movimiento integrados se envían como un único elemento de la lista de materiales, lo que elimina la necesidad de pedir, almacenar y ensamblar cientos de piezas.
3. Costes de producción. Los sistemas de movimiento de precisión requieren técnicos de montaje cualificados y equipos de producción especializados, cuyo coste puede resultar difícil de justificar cuando no se utiliza el sistema a plena capacidad.
4. Costos de garantía y fallas. Un buen proveedor de sistemas de movimiento integrados garantiza sus sistemas contra fallas y respalda su trabajo, lo que reduce el riesgo para el fabricante de equipos originales (OEM).

Esta máquina CNC no tradicional tiene todas las características de una aplicación ideal para el control de movimiento integrado. Requería:

1. Tanto conocimientos de control como de mecánica.La integración del sistema mecánico con los controles y amplificadores que soportan la compleja cinemática del movimiento polar requirió un enfoque sistémico y meses de pruebas. Además, tuvimos que desarrollar un conjunto de técnicas y herramientas de alineación para construir este nuevo sistema CNC.

2. Diseño compacto, fácil integración.El espacio era limitado en esta máquina CNC de tamaño compacto. El diseño del módulo servo de Rotary, que cuenta con un gran orificio pasante sin obstrucciones, nos permitió aprovechar el espacio disponible de manera eficiente. Los orificios pasantes de 100 mm facilitaron la conexión del suministro de aire directamente al husillo, la integración de un indexador de material en el lado de la pieza de trabajo y todas las conexiones de alimentación necesarias.

3. Contención de costos.Un aspecto interesante de este sistema de movimiento integrado es su simplicidad. El principal requisito funcional era el acabado superficial, no la precisión de posicionamiento. De hecho, las necesidades de posicionamiento son bastante modestas, al menos según nuestros estándares. Por lo tanto, pudimos prescindir de codificadores de lectura directa y operar todo el sistema en modo de bucle abierto. Esto le ahorró a nuestro cliente miles de dólares por máquina.

Primeros pasos con el movimiento integrado

El salto de los sistemas de control de movimiento por componentes a los sistemas de control de movimiento integrados puede parecer un acto de fe. Al fin y al cabo, estarás subcontratando el control de movimiento a un proveedor.

Si elige al proveedor adecuado, la subcontratación le reportará beneficios gracias a un mejor rendimiento y mayor fiabilidad. Además, los costes se reducirán, ya que los subsistemas de movimiento llegarán a su planta completamente probados, con garantía y listos para instalarse en su máquina.