בניית מפעילי תנועה ושלבים מאפס מעצבים מעצבים לסדר, מלאי ולהרכיב מאות חלקים. זה גם מגדיל זמן לשווק ומחייב טכנאים וציוד ייצור מיוחד. אלטרנטיבה היא להזמין מכשירי תנועה מוקדמים.

שלבים ומפעילים הם לרוב רק פריטים על חשבון החומרים של מכונה. אם הם מספקים את הכוח הנכון, העומס, המיקום והמהירות, בוני מכונות לא צריכים להקדיש זמן לתת להם שיקול נוסף. אבל חברות יכולות למעשה לשפר את המכונות שלהן באמצעות שלבים ומפעילים מוקדמים.

שלבים מופיעים כמו מפעיל ליניארי סרובולט זה בדרך כלל עולה 25 עד 50% פחות ממקביליהם מבוססי הרכיב, בזכות ספירת חלקים מופחתים, במיוחד של סוגריים ומחברים. הם גם חותכים עלויות הקשורות לעיצוב ושמירה על מלאי.
מערכות תת -תנועה מתוחכמות כראוי מתאימות למרחב פיזי מוגדר ונקשרים לבקרות המכונה. בדרך כלל הם מקבלים פקודות מממשק מחשב ברמה העליונה, כרטיס בקרה או PLC. המערכות הפשוטות ביותר לפני הניתוח מורכבות מעט יותר מאשר מפעיל ומחברים. שלבים מורכבים מראש מורכבים מוסיפים פקדים ואפילו אפקטורי סיום להזיז עומסים.

בשלבים שקדמו לעיתים קרובות עולים על מערכות הבנוי של רכיבים מכיוון שהן מותאמות אישית. לעומת זאת, לבוני מכונות רבים אין את הטכנאים המיומנים, אביזרי הגופי, ואינטרפרומטרי לייזר וציוד אחר ליישור שלבים (שלעתים קרובות סובלים מסובלנות ליישור ציר לציר שנמדד במיקרון).

אסטרטגיית הבקרה מכתיבה חלק מהעיצוב, ולכן שלבים מהונדסים מראש לא תמיד עוקבים אחר כללי תכנון מסורתיים. שקול אי התאמה של אינרציה. כלל אצבע אופייני הוא לשמור על היחס בין אינרציה של עומס המשא לאינרציה מוטורית מתחת ל 20: 1 כדי למנוע בעיות בעת השימוש בקביעת מראש של הגבר של מגבר וארוז מראש ושילובי מוטוריים. אך שלבים רבים לפני הניתוח יש יחס ל -200: 1 (או אפילו 4,500: 1 על שולחנות סיבוב, למשל) ועדיין מבצעים מהלכים מדויקים ללא יתר על המידה. כאן, היצרן משנה באופן דינמי את רווחי הכוונון של הבמה ומאמת אותם בבדיקות פיזיות. זה מאפשר למנועים קטנים יותר לעשות את העבודה.

שלבי סיבוב כמו זה משמשים בדרך כלל למיקום, אך מתאימים גם למכונות CNC. מכונות המשתמשות בשלבים מוקדמים ביותר הם הכי מוליכים מוליכים למחצה, ספסל רטוב, חיתוך לייזר, אריזה ואוטומציה של מעבדה.
שלבים מוקדמים גם הם אמינים. כאשר הם מזמינים מערכות תנועה חדשות, רכיבים פרטניים, לכאורה קלים, לא מצליחים לעבוד כראוי יחד. לדוגמה, מחבר לקוי יכול להוריד מכונה שלמה. שלבים מוקדמים מראש מורכבים ונבדקים לפני שהם מכניסים למכונות כך שלא יקרה.

דוגמה: תנועה לינארית
שקול יישום בו כונן ליניארי עושה שני מהלכים שונים. האחד הוא נסיעה ארוכה בגובה 400 מ"מ לשנייה, והשני הוא ריצה מהירה של 13 מ"מ שחייבת להתיישב עד 10 מיקרומטר ממיקום היעד ב -150 שניות. המסה הנעה היא 38 ק"ג עם דיוק דו כיווני יעד של ± 5 מיקרומטר על בסיס משוב מקודד ליניארי אופטי 1 מיקרומטר.

שלבי בורח בכדור XY מסורתיים אינם מספיק מדויקים אלא אם כן הבנאי בוחר גרסאות אפס-גב יקרות. מנועים לינאריים הם אפשרות נוספת אך עבור יישום זה יהיה גדול ויקר, מכיוון שרק סליל מנוע ארוך יעמוד בדרישה ל -300 N של כוח רציף. סליל ארוך יחייב גם שינויים גורפים בעיצוב הכולל, מה שהופך אותו ל 50% יותר יקר מאפשרויות אחרות.

שלב מולטיקסיס זה המבוסס על מפעילים ליניאריים של סרובולט נבדק לפני הוספתו למכונת ייצור מוליכים למחצה. לבמה יש אפס התנגשות, כך שהמעצב יכול לכוונן את הפקדים לדרישות דינמיות. זה מועיל מכיוון שהדרך היחידה לגרום לאינדקס מהיר עוברת במכונה זו היא לסגור את ה- Servoloops באמצעות המקודד הליניארי, הדורש קו נטול פגיעה ממנוע לעומס.
לעומת זאת, שלב מראש המבוסס על כוננים מונעי חגורה הוא חסכוני. זה לא צריך בקרת לולאה כפולה מכיוון שהיא יכולה להסתדר עם בקרת לולאה יחידה באמצעות המקודד הליניארי בלבד. לכונן יש גם דעיכה מכנית גבוהה מטבעה, המאפשרת לבקרות יש רווחי כוונון גבוהים (עד פי ארבעה מהמהירות ורווחי המיקום) לזמני יישוב קצרים. לעומת זאת, מנועים לינאריים חייבים לדמות דעיכה באלקטרוניקה של ServoAmplifier, מה שמקטין את הרווח המוצב האפשרי.

דוגמה: תנועה סיבובית
שקול יישום נוסף-מכונת כרסום שולחנית של שלוש צירים CNC. אלה משתמשים בדרך כלל במערכות תנועה לינארית כדי למקם את כלי החיתוך. לעומת זאת, שלב מראש משלב מיקום סיבובי וליניארי. כאן, שני מכשירי סיבוב מונעי חגורה נושאים עומסים על מיסבים סיבוביים בקוטר גדול ופנים זה עם זה. אחד נושא ציר מונע אוויר של 150,000 סל"ד. השני מחזיק את חומר העבודה ומסתובב אותו 180 ° כך שכלי החיתוך יוכל להגיע לכל נקודה על פני השטח של חומר העבודה בנפח 40 × 40 × 40 מ"מ.

מכונת הטחינה הזו של CNC משתמשת בשלב מראש שאינו מורכב יותר ממה שהיא צריכה להיות. היישום זקוק לגימור פני השטח הטוב ולא למיקום דיוק, ולכן מקודדים מקודדים ומריצים לולאה פתוחה (פוטנציאל לחסוך אלפי דולרים למכונה).
מפעיל לינארי מונע בורג מניע את הציר הליניארי אך מאפשר למכשיר הסיבוב עם ראשי החיתוך מתורגמים ציריים ביחס למכשיר המחזיק את חומר העבודה. כל שלושת המכשירים נעים בסנכרון. הציר הליניארי מטפל במיקום ציר Z ומביא את כלי החיתוך לפנים של חומר העבודה.

העיצוב הסיבובי נוקשה, המסייע לעיצוב לעמוד בסבולות עיבוד שבבי. אפשרות לוב-חיים מפחיתה את האפשרות לזיהום, והמשפיעים בשני שלבי הסיבוב נמשכים דרך כלבי ים סיבוביים פשוטים בקיר של תא החיתוך. כלבי ים מגנים על פעולות פנימיות מפני חיתוך נוזלים ואבק קרמי מעופף. לעומת זאת, שלבי XYZ דורשים מפוח מגושם וכיסויי ארמדילו.

המיקום הסיבובי של כלי החיתוך וחומר העבודה משתמש בקואורדינטות קוטביות ולא קרטזיות (כפי שהוא אופייני לקינמטיקה של CNC). הבקר לוקח פקודות קוד G-Code וממיר אותן לקואורדינטות קוטביות בזמן אמת. התועלת? תנועה סיבובית טובה יותר מליניארית ליצירת גימורי שטח חלקים, מכיוון שאפילו המסבים הליניאריים הטובים ביותר וברגי הכדור "רועשים" כשהכדורים מסתובבים במצב טעון ומחוצה לו. רעש זה מהדהד דרך מערכת התנועה ויכול להופיע על חלקים כווריאציות באיכות פני השטח התקופתית.