Os principais avanços na área de movimento na última década ocorreram nos sistemas de controle e na eletrônica.

Os estágios de posicionamento atuais podem atender a requisitos de produção específicos e exigentes. Isso porque a integração personalizada e a mais recente tecnologia em programação de movimento permitem que os estágios alcancem precisão e sincronização incríveis. Além disso, os avanços em componentes mecânicos e motores estão ajudando os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) a planejar uma melhor integração de estágios de posicionamento multieixos.

Avanços mecânicos para palcos

Considere como as estruturas de palco tradicionais combinam eixos lineares em conjuntos 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, as configurações integradas (sejam elas no mesmo formato de palco cartesiano ou em outros arranjos, como hexápodes e plataformas Stewart) produzem movimentos mais precisos, ditados por algoritmos de controle, sem acúmulo de erros de movimento.

Estágios convencionais acionados por parafuso (com motor e engrenagens em uma das extremidades 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, as engrenagens podem ser instaladas dentro do estágio, na extremidade do curso onde se encontra o motor, de modo que apenas o comprimento do motor aumenta a área ocupada pelo estágio de posicionamento.

Quando necessário, as configurações cartesianas também podem minimizar erros quando pré-integradas com componentes especiais — motores lineares, por exemplo. Estes estão atualmente ganhando grande espaço em máquinas de produção para embalagens de alta velocidade.

Alguns desses subcomponentes chegam a apresentar formatos que desafiam as noções tradicionais sobre a morfologia de palcos. “Seções curvas de motores lineares permitem circuitos ovais completos de transmissão de energia. Nesses circuitos, rodas-guia mantêm o elemento móvel a distâncias precisas dos ímãs para uma transferência de força ideal. Materiais especiais para as rodas e designs de rolamentos específicos são necessários para as altas taxas de aceleração — sistemas de movimento impossíveis até poucos anos atrás.

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

Em outros casos, versões personalizadas de componentes tradicionais de conversão rotativa para linear ajudam a reduzir custos. Aplicações de grande formato podem emendar estágios de servo-correia sem limitação de comprimento. Alimentar esses estágios de longo curso com motores lineares pode ser muito caro, e alimentá-los com fusos ou correias convencionais pode ser um desafio.

Ao decidir entre uma solução personalizada ou um projeto 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, essa é 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

Componentes eletrônicos com feedback de baixo ruído e amplificadores de potência aprimorados contribuem para o aumento do desempenho do estágio de posicionamento, e algoritmos de controle melhoram a precisão e a produtividade do posicionamento. Em resumo, os controles oferecem aos engenheiros mais opções do que nunca para interconectar e corrigir o movimento dos eixos do estágio de posicionamento.

Considere como os integradores de linhas de embalagem atuais não têm tempo para construir funções multieixos do zero. Esses engenheiros simplesmente querem robôs que se comuniquem e um fluxo de produto simples através de uma série de estações de trabalho. Em um número crescente de casos, a resposta está nos controles de propósito específico, em parte porque os controles são muito mais econômicos do que eram há dez anos.

Aplicações impulsionam a inovação na fase de posicionamento.

Diversos setores industriais — semicondutores e eletrônica, medicina, aeroespacial e defesa, automotivo e fabricação de máquinas — estão impulsionando mudanças nos palcos e pórticos atuais.

Embora os fabricantes ofereçam projetos personalizados para todos os setores, as indústrias de alta tecnologia (como a médica, a de semicondutores e a de armazenamento de dados) são as que mais buscam estágios de desenvolvimento especializados. Isso se deve principalmente à busca dos clientes por vantagem competitiva.

Outros têm uma visão um pouco diferente. Há uma crescente necessidade de componentes de movimento pequenos e de alta precisão para aplicações em pesquisa avançada, ciências da vida e física. Estágios de movimento compactos e de alta precisão, como a série Miniature Precision (MP), já estão disponíveis na FUYU para aplicações científicas exigentes.

A miniaturização em larga escala na indústria certamente impulsionou a personalização em algumas etapas de projeto. O mercado de eletrônicos de consumo é um dos principais motores da miniaturização, especialmente no que diz respeito às embalagens, como a de celulares e TVs mais finos, por exemplo. No entanto, com esses dispositivos fisicamente menores, vem o aumento de desempenho, como mais armazenamento e processadores mais rápidos. Para obter um desempenho melhor, são necessárias etapas de automação mais rápidas e precisas.

No entanto, os requisitos de encapsulamento de dispositivos e acoplamento óptico são bem inferiores a um micrômetro. Combinar essas tolerâncias com as exigências de produtividade da produção em larga escala cria um desafio complexo 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 específicas do cliente final.