Os estágios de posicionamento atuais podem atender a requisitos de produção específicos e exigentes. Isso porque a integração personalizada e o que há de mais moderno em programação de movimento agora proporcionam aos estágios uma precisão e sincronização incríveis. Além disso, os avanços em peças mecânicas e motores estão ajudando os OEMs a planejar uma melhor integração entre estágios de posicionamento multieixo.

Avanços mecânicos para estágios

Considere como as construções tradicionais de estágios combinam eixos lineares em combinações de atuadores XYZ. Em alguns casos (embora não em todos), esses projetos cinemáticos seriais podem ser volumosos e apresentar erros de posicionamento acumulados. Em contraste, configurações integradas (sejam elas no mesmo formato de estágio cartesiano ou em outros arranjos, como hexápodes e plataformas Stewart) produzem movimentos mais precisos, ditados por algoritmos de controlador, sem acúmulo de erros de movimento.

Estágios convencionais acionados por parafuso (com motor e engrenagens em uma extremidade do estágio) são fáceis de implementar quando a carga útil não precisa de fonte de alimentação própria e o comprimento total não é um problema. Caso contrário, as engrenagens podem ser instaladas dentro do estágio na extremidade do motor, de modo que apenas o comprimento do motor contribui para a área total do estágio de posicionamento.

Quando necessário, configurações cartesianas também podem minimizar erros quando pré-integradas com componentes especiais — motores lineares, por exemplo. Atualmente, estes estão fazendo grandes avanços em máquinas de produção para embalagens de alta velocidade.

Alguns desses subcomponentes chegam a apresentar formas que desafiam as noções tradicionais sobre a morfologia dos estágios. Seções curvas do motor linear permitem circuitos ovais completos de transmissão de potência. Nesse caso, rodas-guia mantêm o elemento móvel a distâncias precisas dos ímãs para uma translação de força ideal. Materiais especiais para rodas e projetos de rolamentos são necessários para as altas taxas de aceleração — sistemas de movimento impossíveis há apenas alguns anos.

Em estágios de posicionamento menores, dispositivos de feedback mais precisos, motores e acionamentos eficientes e rolamentos de alto desempenho aumentam o desempenho, especialmente em estágios de nanoposicionamento com motores de acionamento direto integrados, por exemplo.

Em outros lugares, versões personalizadas de componentes rotativos para lineares tradicionais ajudam a manter os custos baixos. Aplicações de grande formato podem emendar estágios de servocorreia sem limitação de comprimento, de acordo com Mike Everman, diretor e diretor de tecnologia da Bell Everman. Alimentar esses estágios de curso longo com motores lineares pode ser muito caro, e alimentá-los com parafusos ou correias convencionais pode ser desafiador.

Há uma ressalva ao escolher entre produtos de movimento personalizados ou comerciais prontos para uso (COTS).

Ao decidir entre uma solução personalizada ou um projeto pronto, tudo se resume aos requisitos da aplicação. Se uma solução pronta estiver disponível e atender a todos os requisitos da aplicação, esta é a escolha óbvia. Normalmente, configurações personalizadas são mais caras, mas são exatamente adaptadas à aplicação em questão.

Avanços na eletrônica de estágios de posicionamento

Eletrônicos com feedback de baixo ruído e amplificadores de potência aprimorados ajudam a impulsionar o desempenho da plataforma de posicionamento, e algoritmos de controle estão melhorando a precisão e a produtividade do posicionamento. Em resumo, os controles oferecem aos engenheiros mais opções do que nunca para conectar em rede e corrigir o movimento dos eixos da plataforma de posicionamento.

Considere como os integradores de linhas de embalagem atuais não têm tempo para construir funções multieixo do zero. Esses engenheiros querem apenas robôs que se comuniquem e simplifiquem o fluxo de produtos por uma série de estações de trabalho, de acordo com Everman. Em um número crescente de casos, a resposta são controles para fins especiais, em parte porque os controles são muito mais econômicos do que eram há dez anos.

Aplicações estimulam inovação na fase de posicionamento

Vários setores — semicondutores e eletrônicos, médico, aeroespacial e de defesa, automotivo e fabricação de máquinas — estão estimulando mudanças nos palcos e pórticos atuais.

Todos esses setores estão impulsionando mudanças de uma forma ou de outra. No movimento de alta precisão, somos impulsionados por setores que buscam elevar os rendimentos e a precisão a níveis inalcançáveis ​​há apenas alguns anos. Percebemos que uma abordagem única nunca serve para todos e raramente serve para a maioria.

Embora os fabricantes ofereçam designs personalizados para todos os setores, os setores de alta tecnologia (como o médico, o de semicondutores e o de armazenamento de dados) são os que buscam estágios mais especializados. Isso ocorre principalmente por parte de clientes que buscam vantagem competitiva.

Outros veem a situação de forma um pouco diferente. Há uma necessidade crescente de componentes de movimento pequenos e de alta precisão para aplicações em pesquisa avançada, ciências biológicas e física. No entanto, ele observa que essas indústrias estão se afastando de estágios personalizados em direção a produtos padronizados e mais facilmente disponíveis. Estágios de movimento de alta precisão e tamanho compacto, como a série Miniature Precision (MP), agora estão disponíveis na Bishop-Wisecarver para aplicações científicas exigentes.

A mudança da indústria em larga escala para a miniaturização certamente impulsionou alguns projetos de estágio de posicionamento para a personalização. O mercado de eletrônicos de consumo é um impulsionador da miniaturização, especialmente em relação a embalagens na forma de celulares e TVs mais finos, por exemplo. No entanto, com esses dispositivos fisicamente menores, vem um desempenho aprimorado, como mais armazenamento e processadores mais rápidos. Obter melhor desempenho aqui requer estágios de automação mais rápidos e precisos.

No entanto, os requisitos de encapsulamento e acoplamento óptico dos dispositivos estão bem abaixo de um micrômetro. Acoplar essas tolerâncias aos requisitos de produtividade da produção em massa cria um desafio complexo de automação. Em muitos desses casos, o estágio ou estágios — ou, mais importante, a solução completa de automação — devem ser personalizados para atender às necessidades exatas do cliente final.

A IoT está avançando em configurações de posicionamento. No mundo conectado de hoje, os consumidores esperam que os produtos se conectem e funcionem em conjunto. Não há dúvidas de que a IoT alcançará todos os níveis de controle de movimento e automação industrial. Nossos produtos estão bem equipados para suportar uma fábrica conectada. Seja essa interconectividade via CLP, barramento de campo, sem fio, Ethernet ou por E/S analógico-digitais, nossos drives e controladores oferecem soluções para conectividade industrial. Desenvolvimentos futuros estão em andamento para aprimorar ainda mais essa conectividade.

À medida que avançamos coletivamente em direção à fábrica conectada com níveis mais elevados de automação, a necessidade de monitorar com precisão as condições das máquinas aumentará. Um feedback confiável e baseado em dados sobre o status das máquinas tem o potencial de eliminar falhas imprevistas.

Os recursos de IoT já estão sendo usados ​​em tarefas de fabricação e automação de semicondutores que processam peças caras.

Sensores incorporados em rolamentos e guias lineares monitoram mudanças nas temperaturas de operação e vibrações adicionais, que são indicadores importantes de falha do rolamento. Ao monitorar esses parâmetros no próprio rolamento, ações corretivas podem ser acionadas antes da falha.