Las plataformas de posicionamiento actuales pueden satisfacer requisitos de producción específicos y exigentes. Esto se debe a que la integración personalizada y la programación de movimiento de última generación permiten que las plataformas alcancen una precisión y sincronización increíbles. Además, los avances en componentes mecánicos y motores ayudan a los fabricantes de equipos originales a planificar una mejor integración de las plataformas de posicionamiento multieje.

Avances mecánicos para las etapas

Consideremos cómo las plataformas tradicionales combinan ejes lineales en configuraciones de actuadores XYZ. En algunos casos (aunque no en todos), estos diseños cinemáticos seriales pueden ser voluminosos y presentar errores de posicionamiento acumulados. En cambio, las configuraciones integradas (ya sea en el mismo formato de plataforma cartesiana u otras disposiciones como hexápodos y plataformas Stewart) ofrecen un movimiento más preciso, controlado por algoritmos que evitan la acumulación de errores.

Las plataformas convencionales accionadas por husillo (con un motor y engranajes en un extremo) son fáciles de implementar cuando la carga útil no necesita su propia fuente de alimentación y la longitud total no representa un problema. En caso contrario, los engranajes pueden ubicarse dentro de la plataforma, en el extremo del motor, de modo que solo la longitud del motor aumenta el tamaño total de la plataforma de posicionamiento.

Cuando es necesario, las configuraciones cartesianas también pueden minimizar los errores al integrarse previamente con componentes especializados, como motores lineales. Estos componentes están ganando terreno en la maquinaria de producción para el envasado de alta velocidad.

Algunos de estos subcomponentes presentan formas que desafían las nociones tradicionales sobre la morfología del escenario. Las secciones curvas del motor lineal permiten la transmisión de potencia en bucles ovalados completos. En este caso, las ruedas guía mantienen el elemento móvil a distancias precisas de los imanes para una óptima transmisión de la fuerza; se requieren materiales especiales para las ruedas y diseños de cojinetes para lograr las altas tasas de aceleración, sistemas de movimiento que eran impensables hace tan solo unos años.

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

En otros casos, las versiones personalizadas de componentes rotativos a lineales tradicionales ayudan a reducir los costos. Según Mike Everman, director y jefe de tecnología de Bell Everman, en aplicaciones de gran formato se pueden unir etapas de servocorredera sin limitación de longitud. Alimentar estas etapas de largo recorrido con motores lineales puede resultar demasiado caro, y hacerlo con tornillos o correas convencionales puede ser complicado.

Hay una salvedad a la hora de elegir entre productos de movimiento personalizados o productos comerciales estándar (COTS).

Al decidir entre una solución a medida o un diseño estándar, la clave reside en los requisitos de la aplicación. Si existe una solución estándar disponible que cumpla con todos los requisitos, esta es la opción obvia. Por lo general, las configuraciones personalizadas son más costosas, pero se adaptan con precisión a la aplicación específica.

Avances en la electrónica de las etapas de posicionamiento

Los componentes electrónicos con retroalimentación de bajo ruido y mejores amplificadores de potencia contribuyen a optimizar el rendimiento de la etapa de posicionamiento, y los algoritmos de control mejoran la precisión y la productividad del posicionamiento. En resumen, los sistemas de control ofrecen a los ingenieros más opciones que nunca para la interconexión y corrección del movimiento de los ejes de la etapa de posicionamiento.

Consideremos que los integradores de líneas de envasado actuales no tienen tiempo para desarrollar funciones multieje desde cero. Según Everman, estos ingenieros simplemente buscan robots que se comuniquen y un flujo de producto sencillo a través de una serie de estaciones de trabajo. En un número creciente de casos, la solución reside en los sistemas de control especializados, en parte porque son mucho más económicos que hace diez años.

Las aplicaciones impulsan la innovación en la etapa de posicionamiento.

Diversos sectores —semiconductores y electrónica, médico, aeroespacial y de defensa, automoción y fabricación de maquinaria— están impulsando cambios en las plataformas y pórticos actuales.

Todas estas industrias impulsan el cambio de una u otra forma. En el sector del movimiento de alta precisión, nos vemos impulsados ​​por industrias que buscan elevar el rendimiento y la exactitud a niveles inalcanzables hace tan solo unos años. Sabemos que no existe una solución única para todos, y rara vez para la mayoría.

Si bien los fabricantes ofrecen diseños personalizados para todos los sectores, las industrias de alta tecnología (como la médica, la de semiconductores y la de almacenamiento de datos) son las que impulsan la especialización. Esto se debe principalmente a que los clientes buscan una ventaja competitiva.

Otros lo ven de forma algo diferente. Existe una creciente necesidad de componentes de movimiento pequeños y de alta precisión para aplicaciones en investigación avanzada, ciencias biológicas y física. Sin embargo, observa que estas industrias están dejando de lado las plataformas personalizadas para adoptar productos estandarizados más accesibles. Plataformas de movimiento compactas y de alta precisión, como la serie Miniature Precision (MP), ya están disponibles en Bishop-Wisecarver para aplicaciones científicas exigentes.

La tendencia a la miniaturización a gran escala en la industria ha impulsado, sin duda, la personalización en el diseño de productos. El mercado de la electrónica de consumo es un motor clave en esta tendencia, especialmente en lo que respecta al empaquetado, como por ejemplo, con teléfonos y televisores más delgados. Sin embargo, estos dispositivos más pequeños físicamente ofrecen un mayor rendimiento, con mayor capacidad de almacenamiento y procesadores más rápidos. Para lograr un mejor rendimiento, se requieren etapas de automatización más rápidas y precisas.

Sin embargo, los requisitos de encapsulado y acoplamiento óptico de los dispositivos son muy inferiores al micrómetro. Combinar estas tolerancias con los requisitos de producción en serie supone un reto complejo para la automatización. En muchos casos, la etapa o etapas —o, lo que es más importante, la solución de automatización completa— deben diseñarse a medida para satisfacer las necesidades específicas del cliente final.

El IoT está ganando terreno en la configuración de sistemas de posicionamiento. En el mundo conectado actual, los consumidores esperan que los productos se conecten y funcionen conjuntamente. No cabe duda de que el IoT llegará a todos los niveles del control de movimiento y la automatización industrial. Nuestros productos están perfectamente equipados para dar soporte a una fábrica conectada. Ya sea mediante PLC, bus de campo, conexión inalámbrica, Ethernet o E/S analógicas-digitales de accionamiento, nuestros variadores y controladores ofrecen soluciones para la conectividad industrial. Estamos trabajando en futuros desarrollos para mejorar aún más esta conectividad.

A medida que avanzamos colectivamente hacia la fábrica conectada con mayores niveles de automatización, aumentará la necesidad de monitorear con precisión el estado de las máquinas. La retroalimentación confiable y basada en datos sobre el estado de las máquinas tiene el potencial de eliminar fallas imprevistas.

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

Los sensores integrados en los rodamientos y guías lineales monitorizan los cambios en la temperatura de funcionamiento y las vibraciones adicionales, ambos indicadores clave de un posible fallo del rodamiento. Al monitorizar estos parámetros directamente en el rodamiento, se pueden activar medidas correctivas antes de que se produzca el fallo.