Si construye máquinas, probablemente trabaje con actuadores y etapas de posicionamiento todos los días. Pero, ¿realmente obtiene el mejor rendimiento o el más bajo costo de propiedad de estos dispositivos de movimiento? La respuesta puede no ser lo que esperas.

Con demasiada frecuencia, los ingenieros piensan en etapas o actuadores como un elemento más en la factura de los materiales. Mientras el dispositivo de movimiento cumpla nominalmente con el posicionamiento deseado, la fuerza, la carga útil, la velocidad y los requisitos de costos, es bueno comenzar.

Con requisitos de movimiento simples, este enfoque para la selección de etapas o actuador puede producir 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 una colección de componentes electromecánicos, que pueden o no funcionar bien juntos, los sistemas de movimiento integrados funcionan como verdaderos subsistemas de máquinas plug-and-play.

Los sistemas de movimiento incrustados están diseñados para encajar dentro de un espacio físico predefinido en una máquina y se unen al sistema de control de movimiento de la máquina, listos para aceptar comandos de una interfaz de computadora de nivel superior, tarjeta de control o PLC. En su forma más simple, los sistemas de movimiento integrado pueden consistir en poco más que una etapa o actuador que se ha conectorizado para facilitar la instalación de la entrega. En su forma más compleja, estos subsistemas de movimiento se extienden desde Pinout a la carga útil. Abozan no solo el dispositivo de movimiento en sí sino también todo lo que lleva.

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

Rendimiento mecánico

Incluso cuando usan la misma etapa o actuador, los sistemas de movimiento integrado generalmente superarán a los sistemas de movimiento construidos por componentes. La razón por la cual se reduce a la aplicación y la experiencia en el ensamblaje. Un buen proveedor de movimiento integrado tendrá años de experiencia en resolver problemas de posicionamiento difíciles y una colección de bloques de construcción de movimiento probados que se pueden personalizar para la tarea en cuestión. Tendrán una comprensión íntima de cómo la dinámica del escenario, la arquitectura de control de movimiento y el entorno operativo afectarán los requisitos de posicionamiento.

En cuanto al ensamblaje, muchos constructores de máquinas carecen de los técnicos calificados, los accesorios especializados, los interferómetros láser y otros sistemas de metrología necesarios para alinear las etapas de múltiples eje más precisas, que a menudo tienen tolerancias de alineación del eje a eje medidas en micras.

Controla la experiencia

Los sistemas de movimiento integrado pueden o no enviarse con controles de movimiento, dependiendo de los requisitos del cliente. Pero una estrategia de control siempre debe ser parte de la ecuación de movimiento integrado. Un buen proveedor de movimiento integrado tendrá un amplio conocimiento de cómo las diferentes plataformas de control de movimiento y sus capacidades cinemáticas interactuarán con los sistemas de movimiento mecánico. Este conocimiento puede permitirnos impulsar el sobre en lo que es posible en términos de capacidades dinámicas, como las relaciones aceptables de inercia de inercia.

Fiabilidad

Al encargar un nuevo sistema de movimiento, algunos de los problemas más comunes ocurren porque los componentes individuales y aparentemente menores no funcionan correctamente, o no funcionan correctamente entre sí. Por ejemplo, un solo conector defectuoso o el cable incorrecto puede dejar incluso la mejor etapa de movimiento inmóvil. Los sistemas de movimiento integrados evitan este tipo de falla porque se ensamblan y se prueban como un sistema antes de la integración en la máquina de producción. Con los sistemas de movimiento compuestos por componentes individuales, las pequeñas fallas y las incompatibilidades pueden no ser detectadas hasta que la máquina de producción se une.

Reducción de costos

Los sistemas de movimiento integrados generalmente cuestan de 25 a 50% menos que sus homólogos basados ​​en componentes. En parte, este ahorro proviene de la capacidad de reducir el recuento de piezas, por ejemplo, diseñando entre paréntesis, conectores y otros componentes. La reducción de costos puede dispararse muy por encima del 50% cuando tiene en cuenta todos los componentes de costos ocultos asociados con la construcción e instalación de un sistema de movimiento. Estos incluyen costos relacionados con la ingeniería de diseño, el inventario, el tiempo de mercado y más.

Muchos tipos de aplicaciones pueden obtener los beneficios del movimiento integrado. Hemos implementado este enfoque en docenas de semiconductores, banco húmedo, corte con láser, envasado y máquinas de automatización de laboratorio.

Los costos ocultos de los sistemas de movimiento

Los sistemas de movimiento construidos por componentes tienen una serie de costos ocultos que pueden ser eliminados por el enfoque de movimiento integrado, que incluyen:

1. Costos de tiempo de mercado. Los sistemas de movimiento integrados, que inherentemente apoyan la ingeniería concurrente, pueden afeitarse semanas o incluso meses del tiempo de desarrollo de una máquina compleja.
2. Programa, producción y costos de gestión de materiales. Los sistemas de movimiento incrustados se envían como un elemento único de la factura de materiales, eliminando cientos de piezas para ser ordenadas, inventariadas y ensambladas.
3. Costos de producción. Los sistemas de movimiento de precisión requieren técnicos de ensamblaje calificado y equipos de producción especializados que puedan ser difíciles de justificar a menos de una utilización completa.
4. Garantía y costos de falla. Un buen proveedor de movimiento integrado garantizará sus sistemas contra el fracaso y respaldará su trabajo, lo que reduce el riesgo del OEM.

Esta máquina CNC no tradicional tiene todas las características de una aplicación de movimiento integral ideal. Requerido:

1. Tanto los controles como la experiencia mecánica.Casarse con el sistema mecánico con los controles y amplificadores que respaldan la cinemática compleja para el movimiento polar requirieron un enfoque de sistemas y meses de pruebas. También tuvimos que desarrollar un conjunto de técnicas y herramientas de alineación para construir este nuevo sistema CNC.

2. Diseño compacto, fácil integración.El espacio fue muy importante en esta máquina CNC del tamaño de un escritorio. El diseño del servo módulo Rotary, que presenta un gran agujero sin obstrucciones, nos permitió usar el espacio disponible de manera eficiente. Los 100 mm a través de los agujeros facilitaron el suministro de aire directamente al huso, incrustaron a un indexador de material en el lado de la pieza de trabajo y facilitar todas las conexiones de alimentación requeridas.

3. Costo de contención.Un aspecto interesante de este sistema de movimiento integrado es que no es más complejo de lo que debe ser. El requisito funcional principal involucró el acabado superficial, no la precisión del posicionamiento. Las necesidades de posicionamiento son en realidad bastante modestas, al menos para nuestros estándares. Por lo tanto, pudimos renunciar a los codificadores de lectura directa y ejecutar todo el sistema en modo de bucle abierto. Eso ahorró a nuestro cliente miles de dólares por máquina.

Comenzando con el movimiento incrustado

El salto de los sistemas de movimiento componente por componente a los sistemas de movimiento integrados puede parecer un salto de fe. Después de todo, externalizará el control de movimiento a un proveedor.

Sin embargo, si elige el proveedor adecuado, la subcontratación valdrá la pena con un mejor rendimiento y confiabilidad. Los costos también caerán a medida que los subsistemas de movimiento lleguen a su planta totalmente probada, garantizada y lista para caer en su máquina.