Le fasi di posizionamento odierne possono soddisfare requisiti di output specifici e complessi. Questo perché l'integrazione personalizzata e le più recenti tecnologie di programmazione del movimento consentono ora alle fasi di posizionamento di raggiungere un'incredibile precisione e sincronizzazione. Inoltre, i progressi nei componenti meccanici e nei motori stanno aiutando gli OEM a pianificare una migliore integrazione delle fasi di posizionamento multiasse.

Avanzamenti meccanici per le fasi

Si consideri come le costruzioni tradizionali a piattaforma combinano assi lineari in combinazioni di attuatori XYZ. In alcuni casi (ma non in tutti), tali progetti cinematici seriali possono essere ingombranti e presentare errori di posizionamento accumulati. Al contrario, le configurazioni integrate (siano esse nello stesso formato a piattaforma cartesiana o in altre configurazioni come esapodi e piattaforme Stewart) generano un movimento più preciso, dettato dagli algoritmi del controller, senza accumulo di errori di movimento.

Le piattaforme a vite convenzionali (con motore e ingranaggi su un'estremità) sono facili da implementare quando il carico utile non necessita di una propria alimentazione e la lunghezza complessiva non rappresenta un problema. In caso contrario, gli ingranaggi possono essere inseriti all'interno della piattaforma all'estremità della corsa del motore, in modo che solo la lunghezza del motore contribuisca all'ingombro complessivo della piattaforma 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 progressi nei macchinari di produzione per il confezionamento ad alta velocità.

Alcuni di questi sottocomponenti presentano persino forme che sfidano le nozioni tradizionali sulla morfologia del palcoscenico. Le sezioni curve dei motori lineari consentono di realizzare circuiti ovali completi di trasmissione della potenza. In questo caso, le ruote di guida mantengono l'elemento mobile a distanze precise dai magneti per una trasmissione ottimale della forza; materiali speciali per le ruote e cuscinetti sono necessari per le elevate velocità di accelerazione, sistemi di movimento impossibili solo pochi anni fa.

Nelle fasi di posizionamento più piccole, dispositivi di feedback più precisi, motori e azionamenti efficienti e cuscinetti ad alte prestazioni migliorano le prestazioni, in particolar modo nelle fasi di nanoposizionamento con motori a trasmissione diretta integrati, ad esempio.

Altrove, versioni personalizzate di componenti tradizionali per la conversione da rotativo a lineare contribuiscono a contenere i costi. Secondo Mike Everman, direttore e direttore tecnico di Bell Everman, le applicazioni di grande formato consentono di giuntare stadi servobelt senza limiti di lunghezza. Alimentare stadi a corsa lunga con motori lineari può essere troppo costoso, e alimentarli con viti o cinghie convenzionali può essere complicato.

C'è un avvertimento da tenere presente quando si deve scegliere tra prodotti di movimento personalizzati o commerciali già pronti all'uso (COTS).

Nella scelta tra una soluzione personalizzata e un progetto standard, la scelta dipende dai requisiti dell'applicazione. Se è disponibile una soluzione standard che soddisfa tutti i requisiti dell'applicazione, questa è la scelta più ovvia. In genere, le configurazioni personalizzate sono più costose, ma sono progettate su misura per l'applicazione in questione.

Progressi nell'elettronica delle fasi di posizionamento

L'elettronica con feedback a basso rumore e amplificatori di potenza più performanti contribuisce a migliorare le prestazioni della fase di posizionamento, mentre gli algoritmi di controllo migliorano la precisione e la produttività del posizionamento. In breve, i controlli offrono agli ingegneri più opzioni che mai per il networking e la correzione del movimento degli assi della fase di posizionamento.

Considerate come gli integratori di linee di confezionamento di oggi non abbiano il tempo di sviluppare da zero funzioni multiasse. Questi ingegneri desiderano semplicemente robot che comunichino e semplifichino il flusso di prodotto attraverso una serie di postazioni di lavoro, secondo Everman. In un numero crescente di casi, la risposta sono i controlli specifici, anche perché sono molto più economici rispetto a dieci anni fa.

Le applicazioni stimolano l'innovazione nella fase di posizionamento

Diversi settori, tra cui semiconduttori ed elettronica, medicale, aerospaziale e difesa, automobilistico e produzione di macchinari, stanno stimolando cambiamenti nelle fasi e nei portali odierni.

Tutti questi settori stanno guidando il cambiamento, in un modo o nell'altro. Nel settore del movimento ad alta precisione, siamo spinti da settori che cercano di spingere rendimenti e precisioni a livelli irraggiungibili solo pochi anni fa. Sappiamo che una soluzione unica non è mai adatta a tutti e raramente si adatta alla 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 avviene principalmente da parte di clienti alla ricerca di un vantaggio competitivo.

Altri la vedono in modo leggermente diverso. C'è una crescente richiesta di componenti di movimento di piccole dimensioni e ad alta precisione per applicazioni nella ricerca avanzata, nelle scienze biologiche e nella fisica. Tuttavia, nota che questi settori si stanno allontanando dalle tavole di movimento personalizzate verso prodotti standardizzati, più facilmente reperibili. Le tavole di movimento di piccole dimensioni e ad alta precisione, come la serie Miniature Precision (MP), sono ora disponibili da Bishop-Wisecarver per applicazioni scientifiche complesse.

Le mosse dell'industria su larga scala verso la miniaturizzazione hanno certamente spinto alcuni progetti in fase di posizionamento verso la personalizzazione. Il mercato dell'elettronica di consumo è un motore della miniaturizzazione, soprattutto per quanto riguarda il packaging, ad esempio sotto forma di telefoni e TV più sottili. Tuttavia, dispositivi fisicamente più piccoli comportano prestazioni migliori, come maggiore spazio di archiviazione e processori più veloci. Ottenere prestazioni migliori in questo ambito richiede fasi di automazione più rapide e precise.

Tuttavia, i requisiti di packaging e accoppiamento ottico dei dispositivi sono ben al di sotto del micrometro. Combinare queste tolleranze con i requisiti di produttività della produzione in serie crea una sfida di automazione complessa. In molti di questi casi, la fase o le fasi – o, ancora più importante, l'intera soluzione di automazione – devono essere personalizzate per soddisfare le specifiche esigenze del cliente finale.

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

Con il progressivo avvicinamento alla fabbrica connessa con livelli di automazione sempre più elevati, crescerà la necessità di monitorare con precisione le condizioni delle macchine. Un feedback affidabile e basato sui dati sullo stato delle macchine ha il potenziale per eliminare guasti imprevisti.

Le funzionalità dell'IoT sono già utilizzate nella produzione di semiconduttori e nelle attività di automazione che trattano pezzi costosi.

I sensori integrati nei cuscinetti lineari e nelle guide monitoreranno le variazioni delle temperature di esercizio e le vibrazioni aggiuntive, entrambi indicatori principali di un eventuale guasto del cuscinetto. Monitorando questi parametri, direttamente sul cuscinetto, è possibile intervenire tempestivamente prima del guasto.