Hoy en día, las etapas de posicionamiento pueden satisfacer requisitos de producción específicos y exigentes. Esto se debe a que la integración personalizada y lo último en programación de movimiento ahora ayudan a que las etapas obtengan una precisión y sincronización increíbles. Es más, los avances en piezas mecánicas y motores están ayudando a los OEM a planificar una mejor integración de la etapa de posicionamiento de múltiples ejes.

Avances mecánicos para etapas.

Considere cómo las construcciones de escenarios tradicionales combinan ejes lineales en combinaciones de actuadores XYZ. En algunos casos (aunque no en todos), estos diseños cinemáticos en serie pueden ser voluminosos y presentar errores de posicionamiento acumulados. Por el contrario, las configuraciones integradas (ya sea que estén en el mismo formato de etapa cartesiana u otras disposiciones como hexápodos y plataformas Stewart) generan un movimiento más preciso dictado por algoritmos del controlador sin acumulación de errores de movimiento.

Las etapas convencionales accionadas por tornillo (con un motor y engranajes en un extremo de la etapa) son fáciles de implementar cuando la carga útil no necesita su propia fuente de alimentación y la longitud total no es un problema. De lo contrario, los engranajes pueden entrar en la etapa al final del recorrido del motor, por lo que solo la longitud del motor se suma al espacio total de la etapa de posicionamiento.

Cuando sea necesario, las configuraciones cartesianas también pueden minimizar el error cuando están preintegradas con componentes especiales (motores lineales, por ejemplo). Actualmente, estos están haciendo grandes avances en la maquinaria de producción para envasado de alta velocidad.

Algunos de estos subcomponentes incluso se presentan en formas que desafían las nociones tradicionales sobre la morfología escénica. Las secciones curvas del motor lineal permiten bucles ovalados completos de transmisión de potencia. Aquí, las ruedas guía mantienen el elemento móvil a distancias precisas de los imanes para una transmisión óptima de la fuerza; se necesitan materiales de ruedas y diseños de cojinetes especiales para las altas tasas de aceleración, algo que los sistemas de movimiento eran imposibles hace sólo unos años.

En etapas de posicionamiento más pequeñas, dispositivos de retroalimentación más precisos, motores y unidades eficientes y rodamientos de mayor rendimiento mejoran el rendimiento, especialmente en etapas de nanoposicionamiento con motores de accionamiento directo integrados, por ejemplo.

En otros lugares, las versiones personalizadas de componentes tradicionales de rotativo a lineal ayudan a mantener bajos los costos. Las aplicaciones de gran formato pueden unir etapas de servocintas sin limitación de longitud, según Mike Everman, director y director de tecnología de Bell Everman. Alimentar etapas de carrera tan larga con motores lineales puede resultar demasiado caro, y alimentarlas con tornillos o correas convencionales puede resultar un desafío.

Hay una advertencia al elegir entre productos de movimiento personalizados o comerciales listos para usar (COTS).

Al decidir entre una solución personalizada o un diseño listo para usar, todo se reduce a los requisitos de la aplicación. Si hay disponible una solución lista para usar que cumple con todos los requisitos de la aplicación, esta es la opción obvia. Normalmente, las configuraciones personalizadas son más caras, pero se adaptan exactamente a la aplicación en cuestión.

Avances en la electrónica de las etapas de posicionamiento

La electrónica con retroalimentación de bajo ruido y mejores amplificadores de potencia ayuda a mejorar el rendimiento de la etapa de posicionamiento, y los algoritmos de control están mejorando la precisión y el rendimiento del posicionamiento. En resumen, los controles brindan a los ingenieros más opciones que nunca para establecer conexiones en red y corregir el movimiento de los ejes de la plataforma de posicionamiento.

Considere cómo los integradores de líneas de embalaje actuales no tienen tiempo para crear funciones multieje desde cero. Estos ingenieros simplemente quieren robots que se comuniquen y que el producto fluya fácilmente a través de una serie de estaciones de trabajo, según Everman. En un número cada vez mayor de casos, la respuesta son los controles para fines especiales, en parte porque los controles son mucho más económicos que hace diez años.

Las aplicaciones estimulan la innovación en la etapa de posicionamiento

Varias industrias (semiconductores y electrónica, médica, aeroespacial y de defensa, automotriz y de fabricación de maquinaria) están impulsando cambios en las etapas y pórticos actuales.

Todas estas industrias están impulsando el cambio de una forma u otra. En el movimiento de alta precisión, estamos impulsados ​​por industrias que intentan llevar los rendimientos y las precisiones a niveles que eran inalcanzables hace apenas unos años. Nos damos cuenta de que una talla única nunca sirve para todos y rara vez sirve para la mayoría.

Aunque los fabricantes ofrecen diseños personalizados para todas las industrias, las industrias de alta tecnología (como la médica, la de semiconductores y la de almacenamiento de datos) son las que presionan por etapas más especializadas. Esto proviene principalmente de clientes que buscan una ventaja competitiva.

Otros lo ven un poco diferente. Existe una necesidad cada vez mayor de componentes de movimiento pequeños y de alta precisión para aplicaciones en investigación avanzada, ciencias biológicas y física. Sin embargo, considera que estas industrias se están alejando de etapas personalizadas hacia productos estandarizados que están más fácilmente disponibles. Bishop-Wisecarver ahora dispone de etapas de movimiento de alta precisión y tamaño reducido, como la serie Miniature Precision (MP), para aplicaciones científicas exigentes.

Los movimientos de la industria a gran escala hacia la miniaturización ciertamente han llevado a la personalización en algunos diseños de etapas de posicionamiento. El mercado de la electrónica de consumo es un impulsor de la miniaturización, especialmente en relación con los envases en forma de teléfonos y televisores más delgados, por ejemplo. Sin embargo, esos dispositivos físicamente más pequeños conllevan un mayor rendimiento, como más almacenamiento y procesadores más rápidos. Obtener un mejor rendimiento aquí requiere etapas de automatización más rápidas y precisas.

Sin embargo, los requisitos de embalaje del dispositivo y acoplamiento óptico están muy por debajo de un micrómetro. Combinar estas tolerancias con los requisitos de rendimiento de la producción en volumen crea un desafío de automatización difícil. En muchos de estos casos, la etapa o etapas (o más importante, la solución de automatización completa) deben personalizarse para adaptarse a las necesidades exactas del cliente final.

IoT está avanzando en configuraciones de etapa de posicionamiento. En el mundo conectado de hoy, los consumidores esperan que los productos se conecten y funcionen juntos. No hay duda de que IoT alcanzará todos los niveles de control de movimiento y automatización de fábricas. Nuestros productos están bien equipados para respaldar una fábrica conectada. Ya sea que esa interconectividad se produzca a través de un PLC, un bus de campo, de forma inalámbrica, Ethernet o E/S analógicas-digitales a través de un variador, nuestros variadores y controladores ofrecen soluciones para la conectividad de fábrica. Se están trabajando en desarrollos futuros para mejorar aún más esta conectividad.

A medida que avancemos colectivamente hacia una fábrica conectada con mayores niveles de automatización, crecerá la necesidad de monitorear con precisión las condiciones de las máquinas. La retroalimentación confiable y basada en datos del estado de la máquina tiene el potencial de eliminar fallas imprevistas de la máquina.

Las capacidades de IoT ya se están utilizando en tareas de automatización y fabricación de semiconductores que procesan piezas de trabajo costosas.

Los sensores integrados dentro de los rodamientos lineales y las guías monitorearán los cambios en las temperaturas de funcionamiento y las vibraciones adicionales, que son indicadores principales de fallas en los rodamientos. Al monitorear estos parámetros, en el propio rodamiento, se pueden activar acciones correctivas antes de que falle.