Rakennusliiketoimilaitteet ja vaiheet tyhjästä joukot suunnittelijat tilaamaan, varastoihin ja koota satoja osia. Se lisää myös aikaa markkinoille ja vaatii teknikkoja ja erikoistuneita tuotantolaitteita. Vaihtoehto on tilata ennakkoluulotut liikelaitteet.

Vaiheet ja toimilaitteet ovat usein vain esineitä koneen materiaalilaskusta. Jos he toimittavat oikean voiman, hyötykuorman, paikannuksen ja nopeuden, koneenrakentajien ei tarvitse viettää aikaa kiinnittämään heille ylimääräistä huomiota. Mutta yritykset voivat tosiasiallisesti parantaa koneitaan käyttämällä ennakkomaksuja ja toimilaitteita.

Tällaiset servobelt-lineaariset toimilaitteet maksavat tyypillisesti 25–50% vähemmän kuin niiden komponenttipohjaiset kollegat, etenkin kiinnikkeiden ja liittimien, tyypillisesti 25–50% vähemmän kuin niiden komponenttipohjaiset vastaavat. Ne myös katkaisevat kustannukset, jotka liittyvät varastoihin ja säilyttämiseen.
Oikein esitetyt liikkeen alajärjestelmät sopivat määriteltyyn fyysiseen tilaan ja sidotaan koneen säätimiin. He tyypillisesti hyväksyvät komennot ylimmän tason tietokonealueella, ohjauskortilta tai PLC: ltä. Yksinkertaisimmat esilaitejärjestelmät koostuvat vähän enemmän kuin toimilaitteet ja liittimet. Kompleksiset esikuormitetut vaiheet lisäävät säätimiä ja jopa päätyefektoreita hyötykuormien siirtämiseksi.

Esimerkkivaiheet ylittävät usein komponenttien rakennetut järjestelmät, koska ne ovat räätälöityjä. Sitä vastoin monissa koneenrakentajissa ei ole ammattitaitoisia teknikkoja, kalusteita ja laserinterferometrejä ja muita laitteita vaiheiden kohdistamiseksi (joilla on usein mikronilla mitattuja akseliakselin kohdistustoleransseja).

Hallintastrategia sanelee jonkin verran suunnittelua, joten ennalta suunnitellut vaiheet eivät aina noudata perinteisiä suunnittelusääntöjä. Harkitse hitausparannusta. Tyypillinen nyrkkisääntö on pitää hyötykuorman hitauden suhde moottorin hitauteen alle 20: 1, jotta vältetään ongelmat käytettäessä valmiiksi pakattujen vahvistimen ja moottoriyhdistelmien voitto -esiasetuksia. Mutta monilla esikuormitetuilla vaiheilla on suhteet 200: 1 (tai jopa 4500: 1 esimerkiksi pyörivissä taulukoissa) ja tekevät silti tarkkoja liikkeitä ilman ylijäämää. Täällä valmistaja muuttaa lavan virityskyvyn dynaamisesti ja vahvistaa ne fyysisillä testeillä. Tämä antaa pienemmille moottoreille tehdä työn.

Tämänkaltaisia ​​pyöriviä vaiheita käytetään tyypillisesti paikannukseen, mutta ne sopivat myös CNC -koneisiin. Koneet, jotka käyttävät ennakkomaksuja eniten, ovat sulautuneet puolijohde-, märkäpesä-, laserleikkaus-, pakkaus- ja laboratorio-automaatio.
Pregineeroituneet vaiheet ovat myös luotettavia. Kun tilaavat uusia liikejärjestelmiä, yksilölliset, näennäisesti pienet komponentit eivät toimi kunnolla yhdessä. Esimerkiksi viallinen liitin voi ottaa koko koneen alas. PREENGINEDERED -vaiheet kootaan ja testataan ennen kuin ne laitetaan koneisiin, joten sitä ei tapahdu.

Esimerkki: Lineaarinen liike
Harkitse sovellusta, jossa lineaarinen asema tekee kaksi erilaista liikettä. Yksi on pitkä matka nopeudella 400 mm/s, ja toinen on nopea 13 mm: n lenkkeily, jonka on laskeuduttava 10 µm: n sisällä kohde-asennosta 150 ms: ssä. Liikkuva massa on 38 kg kohteen kaksisuuntaisella tarkkuudella ± 5 um, joka perustuu 1 um: n optisen lineaarisen kooderin palautteeseen.

Perinteiset XY-palloruuvien vaiheet eivät ole riittävän tarkkoja, ellei rakentaja valitse kalliita nolla-backlash-versioita. Lineaariset moottorit ovat toinen vaihtoehto, mutta tälle sovellukselle olisi suuri ja kallis, koska vain pitkä moottorikela täyttäisi 300 N: n jatkuvan voiman vaatimuksen. Pitkä kela edellyttäisi myös laajoja muutoksia kokonaismäärään, mikä tekee siitä 50% kalliimpaa kuin muut vaihtoehdot.

Tämä servobelt-lineaarisiin toimilaitteisiin perustuva multiaxis-vaihe testataan ennen sen lisäämistä puolijohdevalmistuskoneeseen. Lavalla on nolla takaiskua, joten suunnittelija voi virittää säätimet dynaamisiin vaatimuksiin. Se on hyödyllistä, koska ainoa tapa tehdä nopeaa hakemistoliikkeitä tässä koneessa on sulkea servoloopit lineaarisen kooderin avulla, joka vaatii takaiskuvapauden moottorista moottorista hyötykuormaan.
Sitä vastoin vyöpohjaisiin asemiin perustuva esikäsitetty vaihe on kustannustehokas. Se ei tarvitse kaksisilmukan hallintaa, koska se voi päästä läpi yhden silmukan ohjauksella käyttämällä vain lineaarista kooderia. Asemalla on myös luonnostaan ​​korkea mekaaninen vaimennus, jonka avulla säätimet voivat olla korkeat virityskyvyn (neljä kertaa nopeuteen ja sijaintivoittoihin) lyhyille asettumisaikoiksi. Sitä vastoin lineaaristen moottorien on simuloitava vaimennus servoamplifrier -elektroniikassa, mikä vähentää mahdollista sijaintivahvistusta.

Esimerkki: Kiertoliike
Harkitse toista sovellusta-kolmen akselin CNC-työpöydän jyrsintäkonetta. Nämä yleensä käyttävät lineaarisia liikuntajärjestelmiä leikkaustyökalun sijoittamiseen. Sitä vastoin esikäsitetty vaihe yhdistää pyörivän ja lineaarisen sijainnin. Täällä kaksi vyöpohjaista kiertolaitetta kuljettavat kuormia suurten halkaisijan pyöriville laakereille ja kohtaavat toisiaan. Yhdellä on 150 000 rpm ilmavetoinen kara. Toinen pitää työkappaleen ja pyörittää sitä 180 °, jotta leikkaustyökalu voi saavuttaa kaikki työkappaleen pinnan pisteet 40 × 40 × 40 mm: n tilavuudella.

Tämä CNC -jyrsintälaite käyttää ennakkomaksua, joka ei ole monimutkaisempi kuin sen täytyy olla. Sovellus tarvitsee hyvää pintakäsittelyä sijoittamisen tarkkuuden sijasta, joten ennustaa koodereita ja ajaa avointa silmukkaa (mahdollisesti säästää tuhansia dollareita konetta kohti).
Ruuvivetoinen lineaarinen toimilaite ajaa lineaarista akselia, mutta antaa pyörivän laitteen leikkuupäillä kääntää aksiaalisesti verrattuna työkappaleen pitämään laitteeseen. Kaikki kolme laitetta liikkuvat synkronoituna. Lineaarinen akseli käsittelee z-akselin sijainnin ja tuo leikkaustyökalun työkappaleen pintaan.

Pyörivä muotoilu on jäykkä, mikä auttaa suunnittelua vastaamaan koneistustoleransseja. Lubed-for-Elämävaihtoehto vähentää saastumisen mahdollisuutta, ja efektorit molemmille kiertovaiheille ulottuvat yksinkertaisten pyörivien tiivisteiden läpi leikkauskammion seinämään. Tiivisteet suojaavat sisäistä toimintaa nesteen leikkaamiselta ja lentävältä keraamiselta pölyltä. Sitä vastoin XYZ -vaiheet vaativat suuria paljeja ja armadillo -kansia.

Leikkaustyökalun ja työkappaleen pyörivä sijainti käyttää polaarisia koordinaatteja, ei Cartesiania (koska se on tyypillinen CNC -kinematiikalle). Ohjain ottaa XYZ G-Code -komennot ja muuntaa ne polaarisiksi koordinaateiksi reaaliajassa. Etu? Kiertoliike on parempi kuin lineaarinen sileän pinnan viimeistelyn luomiseksi, koska jopa parhaat lineaariset laakerit ja kuuluu ruuvit ”rypistyvät”, kun pallot kiertävät kuormitetusta tilasta ja ulos. Tämä rypytys kaikuu liikejärjestelmän läpi ja voi näkyä osissa jaksollisina pintalaadun variaatioina.