Se costruisci macchine, probabilmente lavori con attuatori e fasi di posizionamento ogni giorno. Ma ottieni davvero le migliori prestazioni o il costo di proprietà più basso da questi dispositivi di movimento? La risposta potrebbe non essere ciò che ti aspetti.

Troppo spesso, gli ingegneri pensano a fasi o attuatori come solo un altro elemento sulla fattura dei materiali. Finché il dispositivo di movimento soddisfa nominalmente il posizionamento, la forza, il carico utile, la velocità e i costi desiderati, è bene andare.

Con semplici requisiti di movimento, questo approccio al palcoscenico o alla selezione dell'attuatore può produrre risultati accettabili. Tuttavia, le macchine con requisiti di movimento meccanico complessi beneficeranno di una strategia di progettazione di movimento incorporata. Piuttosto che una raccolta di componenti elettromeccanici, che possono o meno funzionare bene insieme, i sistemi di movimento incorporati funzionano come veri sottosistemi di macchine plug-and-play.

I sistemi di movimento incorporati sono progettati per adattarsi all'interno di uno spazio fisico predefinito su una macchina e legarsi al sistema di controllo del movimento della macchina, pronti ad accettare i comandi da un'interfaccia di computer di alto livello, scheda di controllo o PLC. Nel loro più semplice e incorporato, i sistemi di movimento possono essere costituiti da poco più di uno stadio o attuatore che è stato connettorizzato per semplificare l'installazione di drop-in. Nel loro più complesso, questi sottosistemi di movimento si estendono dal pinout al payload. Comprendono non solo il dispositivo di movimento stesso, ma anche tutto ciò che porta.

Rispetto a un approccio componente per componente al movimento della macchina, il movimento incorporato offre alcuni vantaggi convincenti:

Prestazioni meccaniche

Anche quando usano lo stesso stadio o attuatore, i sistemi di movimento incorporati superano in genere i sistemi di movimento costruiti dai componenti. Il motivo per cui si riduce all'esperienza di applicazione e assemblaggio. Un buon fornitore di movimento incorporato avrà anni di esperienza nella risoluzione di problemi di posizionamento difficili e una raccolta di comprovati blocchi di costruzione che possono essere personalizzati per l'attività a portata di mano. Avranno una comprensione intima di come le dinamiche teatrali, l'architettura di controllo del movimento e l'ambiente operativo influenzeranno i requisiti di posizionamento.

Per quanto riguarda l'assemblaggio, molti costruttori di macchine mancano dei tecnici qualificati, apparecchi specializzati, interferometri laser e altri sistemi metrologici necessari per allineare le fasi multi-asse più precise, che spesso hanno tolleranze di allineamento asse-asse misurate nei micron.

Controlla la competenza

I sistemi di movimento incorporati possono o meno spedire con controlli di movimento, a seconda delle esigenze del cliente. Ma una strategia di controllo dovrebbe sempre far parte dell'equazione di movimento incorporata. Un buon fornitore di movimento incorporato avrà una vasta conoscenza di come diverse piattaforme di controllo del movimento e le loro capacità cinematiche interagiranno con i sistemi di movimento meccanico. Questa conoscenza può consentirci di spingere la busta su ciò che è possibile in termini di capacità dinamiche, come rapporti di mancata corrispondenza accettabili di inerzia.

Affidabilità

Quando si commissionano un nuovo sistema di movimento, alcuni dei problemi più comuni si verificano perché componenti individuali e apparentemente minori non funzionano correttamente o non riescono a lavorare correttamente tra loro. Ad esempio, un singolo connettore difettoso o il filo sbagliato può lasciare anche il miglior stadio di movimento immobile. I sistemi di movimento incorporati evitano questo tipo di guasto perché vengono assemblati e testati come sistema prima dell'integrazione sulla macchina di produzione. Con i sistemi di movimento composti da singoli componenti, piccoli fallimenti e incompatibilità possono non essere rilevati fino a quando la macchina di produzione non si riunisce.

Riduzione dei costi

I sistemi di movimento incorporati in genere costano dal 25 al 50% in meno rispetto alle loro controparti basate sui componenti. In parte, questo risparmio deriva dalla capacità di ridurre il conteggio delle parti, ad esempio progettando tra parentesi, connettori e altri componenti. La riduzione dei costi può salire alle stelle ben al di sopra del 50% quando si tiene conto di tutti i componenti di costo nascosti associati alla costruzione e all'installazione di un sistema di movimento. Questi includono costi relativi a ingegneria del design, inventario, time-to-market e altro ancora.

Molti tipi di applicazioni possono trarre i benefici del movimento incorporato. Abbiamo implementato questo approccio su dozzine di macchine per semiconduttori, panca umida, taglio laser, imballaggi e automazione di laboratorio.

I costi nascosti dei sistemi di movimento

I sistemi di movimento costruiti dai componenti hanno una serie di costi nascosti che possono essere eliminati dall'approccio del movimento incorporato, tra cui:

1. Costi di tempo per il mercato. I sistemi di movimento incorporati, che supportano intrinsecamente l'ingegneria simultanea, possono radersi settimane o addirittura mesi liberi il tempo di sviluppo di una macchina complessa.
2. Costi di programma, produzione e gestione dei materiali. I sistemi di movimento incorporati vengono spediti come un singolo oggetto di fatturazione, eliminando centinaia di parti da ordinare, inventare e assemblati.
3. Costi di produzione. I sistemi di movimento di precisione richiedono tecnici di assemblaggio qualificati e attrezzature di produzione specializzate che possono essere difficili da giustificare a meno che a pieno utilizzo.
4. Costi di garanzia e fallimento. Un buon fornitore di movimento incorporato garantirà i loro sistemi contro il fallimento e starà dietro il loro lavoro, il che riduce il rischio dell'OEM.

Questa macchina a CNC non tradizionale ha tutti i tratti distintivi di un'applicazione di movimento incorporata ideale. Richiedeva:

1. Sia i controlli che le competenze meccaniche.Sposare il sistema meccanico con i controlli e gli amplificatori che supportano la cinematica complessa per il movimento polare ha richiesto un approccio di sistemi e mesi di test. Abbiamo anche dovuto sviluppare una suite di tecniche e strumenti di allineamento per costruire questo nuovo sistema CNC.

2. Design compatto, facile integrazione.Lo spazio era premium su questa macchina CNC delle dimensioni di un desktop. Il design di Servo Module Rotary, che presenta un grande foro senza ostacoli, ci ha permesso di utilizzare lo spazio disponibile in modo efficiente. I fori da 100 mm hanno reso facile portare l'alimentazione dell'aria direttamente sul mandrino, incorporare un indicizzatore di materiale sul lato del pezzo e creare tutte le connessioni di alimentazione richieste.

3. Contenimento dei costi.Un aspetto interessante di questo sistema di movimento incorporato è che non è più complesso di quanto deve essere. Il principale requisito funzionale riguardava la finitura superficiale, non l'accuratezza del posizionamento. Le esigenze di posizionamento sono in realtà abbastanza modeste, almeno per i nostri standard. Quindi siamo stati in grado di rinunciare agli encoder di lettura diretta ed eseguire l'intero sistema in modalità ad anello aperto. Ciò ha risparmiato ai nostri clienti migliaia di dollari per macchina.

Iniziare con il movimento incorporato

Il salto dai sistemi di movimento componente per componente ai sistemi di movimento incorporati può sembrare un salto di fede. Dopotutto, esternalizzerai il controllo del movimento a un venditore.

Se scegli il venditore giusto, tuttavia, l'outsourcing ripagherà con prestazioni e affidabilità migliorate. Anche i costi diminuiranno quando i sottosistemi di movimento arrivano al tuo impianto completamente testato, garantito e pronto a cadere nella macchina.