Современные позиционирующие платформы способны удовлетворять специфическим и высоким требованиям к производительности. Это стало возможным благодаря индивидуальной интеграции и новейшим технологиям программирования движения, которые позволяют платформам достигать невероятной точности и синхронизации. Более того, достижения в области механических компонентов и двигателей помогают производителям оборудования планировать более эффективную интеграцию многоосевых позиционирующих платформ.

Механические достижения в области сценического оборудования

Рассмотрим, как в традиционных конструкциях платформ линейные оси объединяются в комбинации XYZ-приводов. В некоторых (хотя и не во всех) случаях такие последовательные кинематические конструкции могут быть громоздкими и демонстрировать накопление ошибок позиционирования. В отличие от них, интегрированные установки (будь то в одном и том же декартовом формате платформы или в других конфигурациях, таких как гексаподы и платформы Стюарта) обеспечивают более точное движение, определяемое алгоритмами управления, без накопления ошибок движения.

Традиционные винтовые приводные платформы (с двигателем и редуктором на одном конце платформы) легко реализовать, когда полезная нагрузка не нуждается в собственном источнике питания, а общая длина не имеет значения. В противном случае редуктор можно разместить внутри платформы на конце хода, где расположен двигатель, так что только длина двигателя увеличивает общую площадь позиционирующей платформы.

При необходимости декартовы координаты также могут минимизировать ошибки при предварительной интеграции со специализированными компонентами, например, линейными двигателями. В настоящее время они активно внедряются в оборудование для высокоскоростной упаковки.

Некоторые из таких компонентов даже имеют формы, которые бросают вызов традиционным представлениям о морфологии платформы. Изогнутые секции линейных двигателей позволяют создавать полные овальные петли передачи мощности. Здесь направляющие колеса удерживают подвижный элемент на точно заданном расстоянии от магнитов для оптимального преобразования силы; для высоких скоростей ускорения необходимы специальные материалы колес и конструкции подшипников — системы движения, которые были невозможны еще несколько лет назад.

В случае небольших позиционирующих платформ более точные устройства обратной связи, эффективные двигатели и приводы, а также подшипники с более высокими эксплуатационными характеристиками повышают производительность — особенно, например, в нанопозиционирующих платформах со встроенными двигателями прямого привода.

В других случаях, использование специализированных версий традиционных компонентов, преобразующих вращательные элементы в линейные, помогает снизить затраты. По словам Майка Эвермана, главного технического директора Bell Everman, в крупноформатных приложениях можно соединять сервоприводные платформы без ограничений по длине. Привод таких платформ с большим ходом с помощью линейных двигателей может быть слишком дорогим, а привод их с помощью винтов или обычных ремней может представлять собой сложную задачу.

При выборе между изготовленными на заказ и готовыми коммерческими продуктами для управления движением следует учитывать один нюанс.

При выборе между индивидуальным решением и готовым решением, всё сводится к требованиям конкретного приложения. Если готовое решение доступно и отвечает всем требованиям приложения, это очевидный выбор. Как правило, индивидуальные решения стоят дороже, но они точно соответствуют потребностям конкретного приложения.

Достижения в электронике позиционирующих платформ

Электронные компоненты с малошумной обратной связью и более мощными усилителями мощности помогают повысить производительность позиционирующего механизма, а алгоритмы управления улучшают точность позиционирования и пропускную способность. Вкратце, системы управления предоставляют инженерам больше возможностей, чем когда-либо, для организации сети и коррекции движения осей позиционирующего механизма.

Рассмотрим ситуацию, когда у современных интеграторов упаковочных линий нет времени на создание многоосевых систем с нуля. По словам Эвермана, этим инженерам просто нужны роботы, которые взаимодействуют друг с другом, и простой поток продукции через ряд рабочих станций. Во всё большем числе случаев решением становятся специализированные системы управления, отчасти потому, что они стали гораздо экономичнее, чем десять лет назад.

Приложения стимулируют инновации на этапе позиционирования.

Ряд отраслей — полупроводниковая и электронная, медицинская, аэрокосмическая и оборонная, автомобильная и машиностроительная — стимулируют изменения в современных производственных линиях и портальных конструкциях.

Все эти отрасли так или иначе способствуют переменам. В сфере высокоточной обработки данных движущей силой являются отрасли, стремящиеся повысить производительность и точность до уровней, которые были недостижимы всего несколько лет назад. Мы понимаем, что универсального решения не существует, и оно редко подходит большинству.

Хотя производители предлагают индивидуальные решения для всех отраслей, именно высокотехнологичные отрасли (такие как медицина, полупроводниковая промышленность и хранение данных) стремятся к более специализированным этапам разработки. В основном это связано с потребностями клиентов, стремящихся к конкурентному преимуществу.

Другие же видят ситуацию несколько иначе. Растет потребность в небольших высокоточных компонентах перемещения для применения в передовых исследованиях, биологических науках и физике. Однако он считает, что эти отрасли отходят от специализированных подвижных платформ в сторону стандартизированных продуктов, которые более доступны. Компактные высокоточные подвижные платформы, такие как серия Miniature Precision (MP), теперь доступны от Bishop-Wisecarver для сложных научных задач.

Масштабные преобразования в промышленности, безусловно, подтолкнули некоторые этапы позиционирования к разработке с учетом индивидуальных потребностей. Рынок потребительской электроники является движущей силой миниатюризации, особенно в отношении упаковки в виде более тонких телефонов и телевизоров, например. Однако, с уменьшением физических размеров устройств повышается и их производительность, например, увеличивается объем памяти и скорость процессоров. Для повышения производительности здесь требуются более быстрые и точные этапы автоматизации.

Однако требования к упаковке устройств и оптической связи значительно ниже микрометра. Сочетание этих допусков с требованиями к производительности серийного производства создает сложную задачу автоматизации. Во многих таких случаях этап или этапы — или, что более важно, полное решение по автоматизации — должны быть разработаны индивидуально, чтобы точно соответствовать потребностям конечного заказчика.

Интернет вещей (IoT) проникает в системы позиционирования. В современном мире, где все взаимосвязано, потребители ожидают, что продукты будут подключаться и взаимодействовать друг с другом. Нет сомнений, что IoT охватит все уровни управления движением и автоматизации производства. Наша продукция хорошо подготовлена ​​для поддержки подключенного производства. Независимо от того, осуществляется ли это взаимодействие через ПЛК, полевую шину, беспроводную связь, Ethernet или аналогово-цифровой ввод-вывод, наши приводы и контроллеры предлагают решения для подключения к сети на производстве. В настоящее время ведется работа над дальнейшим расширением возможностей подключения.

По мере того, как мы все вместе движемся к созданию «умного» производства с более высоким уровнем автоматизации, потребность в точном мониторинге состояния оборудования будет расти. Надежная, основанная на данных обратная связь о состоянии оборудования потенциально может исключить непредвиденные поломки.

Возможности Интернета вещей уже находят применение в производстве полупроводников и в задачах автоматизации обработки дорогостоящих заготовок.

Встроенные датчики в линейных подшипниках и направляющих будут отслеживать изменения рабочих температур и дополнительные вибрации, которые являются основными индикаторами отказа подшипника. Мониторинг этих параметров непосредственно в самом подшипнике позволит запускать корректирующие действия до того, как произойдет поломка.