Se você constrói máquinas, provavelmente trabalha com atuadores e estágios de posicionamento todos os dias. Mas você realmente obtém o melhor desempenho ou o menor custo de propriedade com esses dispositivos de movimento? A resposta pode não ser o que você espera.

Com muita frequência, os engenheiros pensam nos estágios ou atuadores como apenas mais um item na lista de materiais. Contanto que o dispositivo de movimento atenda nominalmente aos requisitos desejados de posicionamento, força, carga útil, velocidade e custo, ele estará pronto para uso.

Com requisitos de movimento simples, esta abordagem para a seleção do estágio ou do atuador pode produzir resultados aceitáveis. No entanto, máquinas com requisitos complexos de movimento mecânico se beneficiarão de uma estratégia de projeto de movimento incorporada. Em vez de uma coleção de componentes eletromecânicos, que podem ou não funcionar bem juntos, os sistemas de movimento incorporados funcionam como verdadeiros subsistemas de máquinas plug-and-play.

Os sistemas de movimento incorporados são projetados para caber em um espaço físico predefinido em uma máquina e se conectar ao sistema de controle de movimento da máquina, prontos para aceitar comandos de uma interface de computador de alto nível, cartão de controle ou PLC. Na sua forma mais simples, os sistemas de movimento incorporados podem consistir em pouco mais que um estágio ou atuador que foi conectorizado para facilitar a instalação direta. Na sua forma mais complexa, esses subsistemas de movimento estendem-se desde a pinagem até a carga útil. Eles abrangem não apenas o próprio dispositivo de movimento, mas também tudo o que ele carrega.

Comparado a uma abordagem componente por componente para o movimento da máquina, o movimento incorporado oferece algumas vantagens atraentes:

Desempenho Mecânico

Mesmo quando usam o mesmo estágio ou atuador, os sistemas de movimento incorporados normalmente superam os sistemas de movimento construídos por componentes. A razão disso se resume à experiência em aplicação e montagem. Um bom fornecedor de movimento incorporado terá anos de experiência na resolução de problemas difíceis de posicionamento e uma coleção de blocos de construção de movimento comprovados que podem ser personalizados para a tarefa em questão. Eles terão uma compreensão profunda de como a dinâmica do palco, a arquitetura de controle de movimento e o ambiente operacional afetarão os requisitos de posicionamento.

Quanto à montagem, muitos fabricantes de máquinas não possuem técnicos qualificados, acessórios especializados, interferômetros a laser e outros sistemas de metrologia necessários para alinhar os estágios multieixos mais precisos – que muitas vezes têm tolerâncias de alinhamento eixo a eixo medidas em mícrons.

Experiência em controles

Os sistemas de movimento incorporados podem ou não ser fornecidos com controles de movimento, dependendo dos requisitos do cliente. Mas uma estratégia de controle deve sempre fazer parte da equação de movimento incorporada. Um bom fornecedor de movimento incorporado terá um amplo conhecimento de como diferentes plataformas de controle de movimento e suas capacidades cinemáticas irão interagir com os sistemas de movimento mecânico. Esse conhecimento pode nos permitir ir além do que é possível em termos de capacidades dinâmicas, como taxas de incompatibilidade de inércia aceitáveis.

Confiabilidade

Ao comissionar um novo sistema de movimento, alguns dos problemas mais comuns ocorrem porque componentes individuais, aparentemente menores, não funcionam corretamente – ou não funcionam corretamente uns com os outros. Por exemplo, um único conector defeituoso ou o fio errado pode deixar imóvel até mesmo o melhor estágio de movimento. Os sistemas de movimento embarcados evitam esse tipo de falha porque são montados e testados como um sistema antes da integração na máquina de produção. Com sistemas de movimento compostos por componentes individuais, pequenas falhas e incompatibilidades podem passar despercebidas até que a máquina de produção seja montada.

Redução de custos

Os sistemas de movimento incorporados normalmente custam de 25 a 50% menos do que seus equivalentes baseados em componentes. Em parte, essa economia vem da capacidade de reduzir o número de peças – por exemplo, projetando suportes, conectores e outros componentes. A redução de custos pode disparar bem acima de 50% quando você leva em consideração todos os componentes de custos ocultos associados à construção e instalação de um sistema de movimento. Isso inclui custos relacionados à engenharia de projeto, estoque, tempo de colocação no mercado e muito mais.

Muitos tipos de aplicações podem colher os benefícios do movimento incorporado. Implementamos essa abordagem em dezenas de máquinas de semicondutores, de bancada úmida, de corte a laser, de embalagem e de automação de laboratório.

Os custos ocultos dos sistemas de movimento

Os sistemas de movimento construídos por componentes têm vários custos ocultos que podem ser eliminados pela abordagem de movimento incorporado, incluindo:

1. Custos de tempo de colocação no mercado. Os sistemas de movimento incorporados, que suportam inerentemente a engenharia simultânea, podem reduzir em semanas ou até meses o tempo de desenvolvimento de uma máquina complexa.
2. Custos de Programa, Produção e Gestão de Materiais. Os sistemas de movimento incorporados são fornecidos como um único item da lista de materiais, eliminando centenas de peças a serem encomendadas, inventariadas e montadas.
3. Custos de produção. Os sistemas de movimento de precisão exigem técnicos de montagem qualificados e equipamentos de produção especializados que podem ser difíceis de justificar em termos de custos com utilização inferior à plena utilização.
4. Custos de garantia e falhas. Um bom fornecedor de movimento incorporado garantirá seus sistemas contra falhas e apoiará seu trabalho, o que reduz o risco do OEM.

Esta máquina CNC não tradicional possui todas as características de uma aplicação de movimento incorporada ideal. É necessário:

1. Controles e conhecimentos mecânicos.Casar o sistema mecânico com os controles e amplificadores que suportam a complexa cinemática do movimento polar exigiu uma abordagem de sistemas e meses de testes. Também tivemos que desenvolver um conjunto de técnicas e ferramentas de alinhamento para construir este novo sistema CNC.

2. Design compacto, fácil integração.O espaço era escasso nesta máquina CNC do tamanho de uma mesa. servomódulo O design do Rotary, que apresenta um grande orifício passante desobstruído, nos permitiu usar o espaço disponível de forma eficiente. Os furos passantes de 100 mm facilitaram levar o suprimento de ar diretamente ao fuso, incorporar um indexador de material no lado da peça e fazer todas as conexões de energia necessárias.

3. Contenção de custos.Um aspecto interessante deste sistema de movimento incorporado é que ele não é mais complexo do que precisa ser. O principal requisito funcional envolvia o acabamento superficial, não a precisão do posicionamento. As necessidades de posicionamento são na verdade bastante modestas, pelo menos para os nossos padrões. Assim, conseguimos renunciar aos codificadores de leitura direta e executar todo o sistema em modo de circuito aberto. Isso economizou milhares de dólares por máquina para nossos clientes.

Primeiros passos com movimento incorporado

O salto de sistemas de movimento componente por componente para sistemas de movimento incorporados pode parecer um ato de fé. Afinal, você estará terceirizando o controle de movimento para um fornecedor.

Porém, se você escolher o fornecedor certo, a terceirização será recompensada com melhor desempenho e confiabilidade. Os custos também cairão à medida que os subsistemas de movimento chegarem à sua fábrica totalmente testados, com garantia e prontos para serem instalados na sua máquina.