Gli stadi di posizionamento oggi possono soddisfare requisiti di output specifici ed esigenti. Questo perché l'integrazione personalizzata e la più recente programmazione del movimento ora aiutano le fasi a ottenere un'incredibile precisione e sincronizzazione. Inoltre, i progressi nel campo delle parti meccaniche e dei motori stanno aiutando gli OEM a pianificare una migliore integrazione della fase di posizionamento multiasse.

Avanzamenti meccanici per palcoscenici

Considera come le strutture tradizionali dei palchi combinano gli assi lineari nelle combinazioni di attuatori XYZ. In alcuni casi (anche se non in tutti), tali progetti cinematici seriali possono essere ingombranti e presentare errori di posizionamento accumulati. Al contrario, le configurazioni integrate (sia che siano nello stesso formato cartesiano o altre disposizioni come esapodi e piattaforme Stewart) producono un movimento più accurato dettato da algoritmi di controllo senza accumulo di errori di movimento.

Gli stadi convenzionali a vite (con motore e ingranaggi su un'estremità dello stadio) sono facili da implementare quando il carico utile non necessita di una propria alimentazione e la lunghezza complessiva non è un problema. Altrimenti, gli ingranaggi possono entrare nella fase alla fine della corsa del motore, quindi solo la lunghezza del motore si aggiunge all'ingombro complessivo della fase di posizionamento.

Ove necessario, le configurazioni cartesiane possono anche ridurre al minimo gli errori se preintegrate con componenti speciali, ad esempio motori lineari. Questi stanno attualmente facendo grandi passi avanti nei macchinari di produzione per imballaggi ad alta velocità.

Alcuni di questi sottocomponenti si presentano anche in forme che sfidano le nozioni tradizionali sulla morfologia dello stadio. Le sezioni curve del motore lineare consentono circuiti ovali completi di trasmissione di potenza. Qui, le ruote guida mantengono l'elemento mobile a distanze precise dai magneti per una trasmissione ottimale della forza, materiali speciali delle ruote e design dei cuscinetti sono necessari per gli elevati tassi di accelerazione: sistemi di movimento impossibili solo pochi anni fa.

Nelle fasi di posizionamento più piccole, dispositivi di feedback più accurati, motori e azionamenti efficienti e cuscinetti con prestazioni più elevate aumentano le prestazioni, soprattutto nelle fasi di nanoposizionamento con motori ad azionamento diretto integrati, ad esempio.

Altrove, le versioni personalizzate dei tradizionali componenti rotativi-lineari aiutano a contenere i costi. Le applicazioni di grande formato possono unire insieme gli stadi di servocinghie senza limiti di lunghezza, secondo Mike Everman, responsabile tecnologico principale di Bell Everman. Alimentare stadi a corsa così lunga con motori lineari può essere troppo costoso, mentre alimentarli con viti o cinghie convenzionali può essere impegnativo.

C'è un avvertimento quando si sceglie tra prodotti di movimento personalizzati o commerciali off-the-shelf (COTS).

Quando si decide tra una soluzione personalizzata o un progetto standard, tutto dipende dai requisiti dell'applicazione. Se è disponibile una soluzione standard che soddisfa tutti i requisiti applicativi, questa è la scelta più ovvia. In genere, le configurazioni personalizzate sono più costose ma sono adattate esattamente all'applicazione in questione.

Progressi nell'elettronica degli stadi di posizionamento

L'elettronica con feedback a basso rumore e amplificatori di potenza migliori contribuiscono a migliorare le prestazioni della fase di posizionamento e gli algoritmi di controllo stanno migliorando la precisione di posizionamento e la produttività. In breve, i controlli offrono agli ingegneri più opzioni che mai per il collegamento in rete e la correzione del movimento degli assi della fase di posizionamento.

Consideriamo come gli odierni integratori di linee di confezionamento non abbiano il tempo di creare da zero funzioni multiasse. Secondo Everman, questi ingegneri vogliono semplicemente robot che comunichino e che facilitino il flusso dei prodotti attraverso una serie di postazioni di lavoro. In un numero crescente di casi, la risposta sono controlli specifici, in parte perché i controlli sono molto più economici rispetto a dieci anni fa.

Le applicazioni stimolano l'innovazione nella fase di posizionamento

Numerosi settori, tra cui quello dei semiconduttori e dell'elettronica, quello medico, quello aerospaziale e della difesa, quello automobilistico e quello della produzione di macchinari, stanno stimolando cambiamenti nei palcoscenici e nei portali di oggi.

Tutti questi settori stanno guidando il cambiamento in un modo o nell’altro. Nel movimento ad alta precisione, siamo guidati da industrie che cercano di spingere i rendimenti e la precisione a livelli che erano irraggiungibili solo pochi anni fa. Ci rendiamo conto che una taglia non va mai bene per tutti e raramente va bene per la maggior parte.

Sebbene i produttori forniscano progetti personalizzati a tutti i settori, i settori high-tech (come quello medico, dei semiconduttori e dell’archiviazione dati) sono quelli che spingono verso fasi più specializzate. Questo proviene principalmente da clienti che cercano un vantaggio competitivo.

Altri lo vedono in modo leggermente diverso. Vi è una crescente necessità di componenti di movimento piccoli e ad alta precisione per applicazioni nella ricerca avanzata, nelle scienze della vita e nella fisica. Tuttavia, egli vede che queste industrie si stanno allontanando dalle fasi personalizzate verso prodotti standardizzati che sono più facilmente disponibili. Bishop-Wisecarver dispone ora di stadi di movimento ad alta precisione e di ingombro ridotto, come la serie Miniature Precision (MP), per applicazioni scientifiche esigenti.

Il passaggio alla miniaturizzazione dell’industria su larga scala ha certamente spinto alcune fasi di progettazione della fase di posizionamento verso la personalizzazione. Il mercato dell’elettronica di consumo è un fattore trainante nella miniaturizzazione, soprattutto in relazione al packaging sotto forma di telefoni e televisori più sottili, ad esempio. Tuttavia, con questi dispositivi fisicamente più piccoli si ottengono prestazioni migliorate come più spazio di archiviazione e processori più veloci. Ottenere prestazioni migliori qui richiede fasi di automazione più veloci e precise.

Tuttavia, i requisiti di confezionamento del dispositivo e di accoppiamento ottico sono ben al di sotto del micrometro. Combinare queste tolleranze con i requisiti di produttività della produzione in serie crea una difficile sfida di automazione. In molti di questi casi, la fase o le fasi, o, cosa ancora più importante, la soluzione di automazione completa, devono essere personalizzate per soddisfare le esatte esigenze del cliente finale.

L’IoT si sta facendo strada nelle configurazioni delle fasi di posizionamento. Nel mondo connesso di oggi, i consumatori si aspettano che i prodotti si connettano e funzionino insieme. Non c’è dubbio che l’IoT raggiungerà tutti i livelli del controllo del movimento e dell’automazione industriale. I nostri prodotti sono ben attrezzati per supportare una fabbrica connessa. Sia che l'interconnettività avvenga tramite PLC, bus di campo, wireless, Ethernet o tramite I/O analogico-digitale, i nostri azionamenti e controller offrono soluzioni per la connettività di fabbrica. Sono in corso sviluppi futuri per migliorare ulteriormente questa connettività.

Man mano che progrediamo collettivamente verso la fabbrica connessa con livelli di automazione più elevati, crescerà la necessità di monitorare con precisione le condizioni delle macchine. Un feedback affidabile e basato sui dati sullo stato della macchina ha il potenziale per eliminare i guasti imprevisti della macchina.

Le funzionalità IoT vengono già utilizzate nella produzione di semiconduttori e nelle attività di automazione che elaborano pezzi costosi.

I sensori integrati nei cuscinetti e nelle guide lineari monitoreranno le variazioni delle temperature operative e le vibrazioni aggiuntive, che sono entrambi indicatori principali di guasti ai cuscinetti. Monitorando questi parametri, a livello del cuscinetto stesso, è possibile attivare azioni correttive prima del cedimento.