Os estágios de posicionamento hoje podem satisfazer requisitos de produção específicos e exigentes. Isso ocorre porque a integração personalizada e o que há de mais moderno em programação de movimento agora ajudam os estágios a obter precisão e sincronização incríveis. Além do mais, os avanços em peças mecânicas e motores estão ajudando os OEMs a planejar uma melhor integração do estágio de posicionamento de múltiplos eixos.

Avanços mecânicos para etapas

Considere como as construções tradicionais de palco combinam eixos lineares em combinações de atuadores XYZ. Em alguns casos (embora não em todos), tais projetos cinemáticos seriais podem ser volumosos e exibir erros de posicionamento acumulados. Em contraste, configurações integradas (sejam 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.

Os estágios convencionais acionados por parafuso (com motor e engrenagem em uma extremidade do estágio) são fáceis de implementar quando a carga útil não precisa de sua própria fonte de alimentação e o comprimento total não é um problema. Caso contrário, a engrenagem pode entrar no estágio no final do percurso do motor, de modo que apenas o comprimento do motor aumenta a área ocupada pelo estágio de posicionamento geral.

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

Alguns desses subcomponentes chegam até mesmo em formas que desafiam as noções tradicionais sobre a morfologia do palco. As seções curvas do motor linear permitem circuitos ovais completos de transmissão de potência. Aqui, as rodas-guia mantêm o elemento móvel a distâncias precisas dos ímãs para uma tradução ideal da força; materiais de roda e designs de rolamentos especiais são necessários para as altas taxas de aceleração - sistemas de movimento impossíveis apenas alguns anos atrás.

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 unir estágios de servocorreias sem limitação de comprimento, de acordo com Mike Everman, diretor e diretor de tecnologia da Bell Everman. Alimentar esses estágios de longo curso com motores lineares pode ser muito caro, e alimentá-los com parafusos ou correias convencionais pode ser um desafio.

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

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

Avanços na eletrônica dos estágios de posicionamento

A eletrônica com feedback de baixo ruído e melhores amplificadores de potência ajuda a aumentar o desempenho do estágio de posicionamento, e os algoritmos de controle estão melhorando a precisão e o rendimento do posicionamento. Resumindo, os controles oferecem aos engenheiros mais opções do que nunca para interligação e correção do movimento dos eixos do estágio de posicionamento.

Considere como os integradores de linhas de embalagem atuais não têm tempo para criar funções multieixos do zero. Esses engenheiros querem simplesmente robôs que se comuniquem e simplifiquem o fluxo de produtos através de uma série de estações de trabalho, de acordo com Everman. Num número crescente de casos, a resposta está nos controlos para fins especiais, em parte porque os controlos são muito mais económicos do que eram há dez anos.

Os aplicativos estimulam a inovação no estágio de posicionamento

Diversos setores – semicondutores e eletrônicos, médicos, aeroespaciais e de defesa, automotivos e de fabricação de máquinas – estão estimulando mudanças nos estágios e pórticos atuais.

Todas essas indústrias estão impulsionando mudanças de uma forma ou de outra. No movimento de alta precisão, somos impulsionados por indústrias que tentam levar os rendimentos e as precisões a níveis que eram inalcançáveis ​​há apenas alguns anos. Percebemos que um tamanho único nunca serve para todos e raramente serve para a maioria.

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

Outros vêem isso de maneira 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 vê que estas indústrias estão a afastar-se de fases personalizadas em direção a produtos padronizados que estão mais facilmente disponíveis. Estágios de movimento de alta precisão e tamanho reduzido, como a série Miniature Precision (MP), estão agora disponíveis na Bishop-Wisecarver para aplicações científicas exigentes.

As mudanças em grande escala da indústria rumo à miniaturização certamente levaram alguns projetos do estágio de posicionamento à customização. O mercado de eletrônicos de consumo é um impulsionador da miniaturização, especialmente no que diz respeito a embalagens na forma de telefones e TVs mais finos, por exemplo. No entanto, esses dispositivos fisicamente menores trazem um desempenho melhorado, como mais armazenamento e processadores mais rápidos. Obter melhor desempenho aqui requer estágios de automação mais rápidos e precisos.

No entanto, os requisitos de embalagem do dispositivo e acoplamento óptico estão bem abaixo de um micrômetro. Combinar essas tolerâncias com os requisitos de rendimento da produção em volume cria um difícil desafio de automação. Em muitos desses casos, o estágio ou estágios — ou mais importante, a solução de automação completa — devem ser personalizados para atender às necessidades exatas do cliente final.

A IoT está fazendo incursões nas configurações do estágio de posicionamento. No mundo conectado de hoje, os consumidores esperam que os produtos se conectem e funcionem juntos. Não há dúvida de que a IoT alcançará todos os níveis de controle de movimento e automação de fábrica. Nossos produtos estão bem equipados para oferecer suporte a uma fábrica conectada. Quer essa interconectividade ocorra por meio de PLC, fieldbus, sem fio, Ethernet ou E/S analógica-digital através do drive, nossos drives e controladores oferecem soluções para conectividade de fábrica. Desenvolvimentos futuros estão em andamento para melhorar ainda mais essa conectividade.

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

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

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