Si vous construisez des machines, vous travaillez probablement avec des actionneurs et le positionnement des étapes chaque jour. Mais obtenez-vous vraiment les meilleures performances ou le coût de possession le plus bas de ces appareils de mouvement? La réponse n'est peut-être pas ce que vous attendez.

Trop souvent, les ingénieurs considèrent les étapes ou les actionneurs comme un autre élément de la note de matériel. Tant que le dispositif de mouvement répond nominalement aux exigences de positionnement, de force, de charge utile, de vitesse et de coût souhaitées, il est bon d'y aller.

Avec des exigences de mouvement simples, cette approche de la sélection des étapes ou de l'actionneur peut donner des résultats acceptables. Cependant, les machines ayant des exigences de mouvement mécanique complexes bénéficieront d'une stratégie de conception de mouvement intégrée. Plutôt qu'une collection de composants électromécaniques, qui peuvent ou non fonctionner bien ensemble, les systèmes de mouvement intégrés fonctionnent comme de véritables sous-systèmes de machines de plug-and-play.

Les systèmes de mouvement intégrés sont conçus pour s'adapter dans un espace physique prédéfini sur une machine et se lier au système de commande de mouvement de la machine, prêt à accepter les commandes à partir d'une interface d'ordinateur de haut niveau, d'une carte de commande ou d'un PLC. Dans leurs systèmes de mouvement intégrés les plus simples, peuvent être constitués d'un peu plus qu'une étape ou un actionneur qui a été connecté pour faciliter l'installation de l'allumage. Dans leur plus complexe, ces sous-systèmes de mouvement s'étendent de Pinout à la charge utile. Ils englobent non seulement le dispositif de mouvement lui-même, mais aussi tout ce qu'il porte.

Par rapport à une approche composante par composante du mouvement de la machine, le mouvement intégré offre des avantages convaincants:

Performance mécanique

Même lorsqu'ils utilisent la même étape ou l'actionneur, les systèmes de mouvement intégrés surpassent généralement les systèmes de mouvement construits par composants. La raison pour laquelle se résume à l'expertise des applications et de l'assemblage. Un bon fournisseur de mouvement intégré aura des années d'expérience dans la résolution de problèmes de positionnement difficiles et une collection de blocs de construction prouvés qui peuvent être personnalisés pour la tâche à accomplir. Ils auront une compréhension intime de la façon dont la dynamique des étapes, l'architecture de contrôle des mouvements et l'environnement de fonctionnement affecteront les exigences de positionnement.

Quant à l'assemblage, de nombreux constructeurs de machines n'ont pas les techniciens qualifiés, les appareils spécialisés, les interféromètres laser et d'autres systèmes de métrologie nécessaires pour aligner les étapes multi-axes les plus précises - qui ont souvent des tolérances d'alignement de l'axe à l'axe mesurées en microns.

Expertise des contrôles

Les systèmes de mouvement intégrés peuvent être expédiés ou non avec des contrôles de mouvement, selon les exigences du client. Mais une stratégie de contrôle doit toujours faire partie de l'équation de mouvement intégrée. Un bon fournisseur de mouvement intégré aura une connaissance approfondie de la façon dont différentes plates-formes de contrôle de mouvement et de leurs capacités cinématiques interagiront avec les systèmes de mouvement mécanique. Ces connaissances peuvent nous permettre de repousser les limites de ce qui est possible en termes de capacités dynamiques, telles que des ratios de décalage d'inertie acceptables.

Fiabilité

Lors de la mise en service d'un nouveau système de mouvement, certains des problèmes les plus courants se produisent parce que les composants individuels, apparemment mineurs ne fonctionnent pas correctement - ou ne travaillent pas correctement les uns avec les autres. Par exemple, un seul connecteur défectueux ou le mauvais fil peut laisser même le meilleur stade de mouvement immobile. Les systèmes de mouvement intégrés évitent ce type de défaillance car ils sont assemblés et testés comme système avant l'intégration sur la machine de production. Avec des systèmes de mouvement composés de composants individuels, de petites défaillances et des incompatibilités peuvent être non détectées jusqu'à ce que la machine de production se réunisse.

Réduction des coûts

Les systèmes de mouvement intégrés coûtent généralement 25 à 50% de moins que leurs homologues basés sur des composants. En partie, ces économies proviennent de la capacité de réduire le nombre de pièces, par exemple, en concevant entre parenthèses, connecteurs et autres composants. La réduction des coûts peut monter en flèche bien au-dessus de 50% lorsque vous tenez compte de tous les composants de coûts cachés associés à la construction et à l'installation d'un système de mouvement. Il s'agit notamment des coûts liés à l'ingénierie de conception, aux stocks, au délai de marché et plus encore.

De nombreux types d'applications peuvent profiter des avantages du mouvement intégré. Nous avons mis en œuvre cette approche sur des dizaines de semi-conducteurs, de banc humide, de coupe laser, d'emballage et d'automatisation de laboratoire.

Les coûts cachés des systèmes de mouvement

Les systèmes de mouvement construits par composants ont un certain nombre de coûts cachés qui peuvent être éliminés par l'approche de mouvement intégrée, notamment:

1. Coûts de délai de commercialisation. Les systèmes de mouvement intégrés, qui prennent en charge intrinsèquement l'ingénierie simultanée, peuvent se raser des semaines, voire des mois, le temps de développement d'une machine complexe.
2. Coûts du programme, de la production et de la gestion des matériaux. Les systèmes de mouvement intégrés sont expédiés comme un seul élément de vente aux matériaux, éliminant les centaines de pièces à ordonner, inventoriés et assemblés.
3. Coûts de production. Les systèmes de mouvement de précision nécessitent des techniciens d'assemblage qualifiés et des équipements de production spécialisés qui peuvent être difficiles à coûter justifier à moins qu'une utilisation complète.
4. Coûts de garantie et d'échec. Un bon fournisseur de mouvement intégré garantira leurs systèmes contre l'échec et soutiendra leur travail, ce qui réduit le risque de l'OEM.

Cette machine CNC non traditionnelle a toutes les caractéristiques d'une application de mouvement intégrée idéale. Il est nécessaire:

1. Les commandes et l'expertise mécanique.Épouser le système mécanique avec les commandes et les amplificateurs qui soutiennent la cinématique complexe pour le mouvement polaire nécessitaient une approche de systèmes et des mois de test. Nous avons également dû développer une suite de techniques d'alignement et d'outils pour construire ce nouveau système CNC.

2. Conception compacte, intégration facile.L'espace était à un prix supérieur sur cette machine CNC de la taille d'un bureau. La conception du Rotary du module Servo, qui comprend un grand trou sans obstruction, nous a permis d'utiliser efficacement l'espace disponible. Les 100 mm à travers les trous ont facilité la mise en place de l'alimentation aérienne à la broche, intégrer un indexeur de matériau du côté de la pièce et établir toutes les connexions d'alimentation requises.

3. Construction des coûts.Un aspect intéressant de ce système de mouvement intégré est qu'il n'est pas plus complexe qu'il ne doit l'être. La principale exigence fonctionnelle concernait la finition de surface, et non la précision de positionnement. Les besoins de positionnement sont en fait assez modestes, du moins selon nos normes. Nous avons donc pu renoncer aux encodeurs de lecture directe et exécuter l'intégralité du système en mode boucle ouverte. Cela a permis à notre client de gagner des milliers de dollars par machine.

Commencer avec le mouvement intégré

Le saut des systèmes de mouvement composante par composant aux systèmes de mouvement intégrés peut sembler être un acte de foi. Après tout, vous sous-traitez le contrôle de mouvement à un fournisseur.

Si vous choisissez le bon fournisseur, cependant, l'externalisation sera payante avec des performances et une fiabilité améliorées. Les coûts baisseront également à mesure que les sous-systèmes de mouvement arrivent à votre usine entièrement testée, garantie et prête à tomber dans votre machine.