Сегодня этапы позиционирования могут удовлетворить конкретные и строгие требования к производительности. Это связано с тем, что индивидуальная интеграция и новейшие разработки в области программирования движения теперь помогают платформам добиться невероятной точности и синхронизации. Более того, достижения в области механических деталей и двигателей помогают OEM-производителям планировать лучшую интеграцию на этапе многоосного позиционирования.

Механические достижения для этапов

Рассмотрим, как традиционные сценические конструкции объединяют линейные оси в комбинациях приводов XYZ. В некоторых (хотя и не во всех) случаях такие серийные кинематические конструкции могут быть громоздкими и иметь накопленные ошибки позиционирования. Напротив, интегрированные установки (независимо от того, имеют ли они тот же декартовский формат или другие конструкции, такие как гексаподы и платформы Стюарта) выдают более точное движение, диктуемое алгоритмами контроллера, без накопления ошибок движения.

Обычные ступени с винтовым приводом (с двигателем и редуктором на одном конце ступени) легко реализовать, когда полезная нагрузка не нуждается в собственном источнике питания, а общая длина не имеет значения. В противном случае зубчатая передача может попасть внутрь ступени в конце хода двигателя, поэтому только длина двигателя увеличивает общую занимаемую площадь ступени позиционирования.

При необходимости декартовые настройки также могут минимизировать ошибку при предварительной интеграции со специальными компонентами, например линейными двигателями. В настоящее время они делают большие успехи в производстве оборудования для высокоскоростной упаковки.

Некоторые из таких подкомпонентов даже имеют формы, которые бросают вызов традиционным представлениям о морфологии стадии. Изогнутые секции линейного двигателя обеспечивают полную овальную петлю передачи мощности. Здесь направляющие колеса удерживают движущийся элемент на точном расстоянии от магнитов для оптимальной передачи силы, а для высоких скоростей ускорения необходимы специальные материалы колес и конструкции подшипников — системы движения были невозможны всего несколько лет назад.

На меньших стадиях позиционирования более точные устройства обратной связи, эффективные двигатели и приводы, а также высокопроизводительные подшипники повышают производительность — особенно, например, на стадиях нанопозиционирования со встроенными двигателями с прямым приводом.

В других странах специальные версии традиционных вращательно-линейных компонентов помогают снизить затраты. По словам Майка Эвермана, директора по технологиям компании Bell Everman, крупноформатные приложения позволяют соединять вместе ступени серворемней без ограничения длины. Питание таких длинноходовых ступеней с помощью линейных двигателей может быть слишком дорогим, а приведение их в действие с помощью винтов или обычных ремней может оказаться сложной задачей.

При выборе между индивидуальными и коммерческими готовыми (COTS) движущимися продуктами есть одно предостережение.

При выборе между индивидуальным решением и готовой конструкцией все сводится к требованиям приложения. Если доступно готовое решение, отвечающее всем требованиям приложения, это очевидный выбор. Обычно индивидуальные настройки стоят дороже, но они точно адаптированы к конкретному приложению.

Достижения в области электроники позиционирующих ступеней

Электроника с малошумящей обратной связью и улучшенные усилители мощности помогают повысить производительность этапа позиционирования, а алгоритмы управления повышают точность и производительность позиционирования. Короче говоря, средства управления дают инженерам больше возможностей, чем когда-либо, для объединения в сеть и корректировки движения осей этапа позиционирования.

Подумайте, почему у современных интеграторов упаковочных линий нет времени на создание многоосных функций с нуля. По словам Эвермана, этим инженерам просто нужны роботы, которые общаются и упрощают поток продукции через ряд рабочих станций. Во все большем числе случаев ответом являются специальные меры контроля, отчасти потому, что меры контроля гораздо более экономичны, чем десять лет назад.

Приложения стимулируют инновации на этапе позиционирования

Несколько отраслей — полупроводниковая и электронная, медицинская, аэрокосмическая и оборонная, автомобильная и машиностроительная — стимулируют изменения в сегодняшних платформах и порталах.

Все эти отрасли так или иначе способствуют переменам. В высокоточном движении нас движут отрасли, пытающиеся довести доходность и точность до уровней, которые были недостижимы всего несколько лет назад. Мы понимаем, что один размер никогда не подходит всем и редко подходит большинству.

Хотя производители поставляют индивидуальные разработки для всех отраслей, высокотехнологичные отрасли (такие как медицина, производство полупроводников и хранение данных) требуют более специализированных этапов. В основном это клиенты, которые ищут конкурентное преимущество.

Другие видят это немного иначе. Растет потребность в небольших высокоточных компонентах движения для применения в передовых исследованиях, науках о жизни и физике. Однако он видит, что эти отрасли отходят от индивидуальных стадий к стандартизированным продуктам, которые более доступны. Компактные высокоточные подвижные столики, такие как серия Miniature Precision (MP), теперь доступны от Bishop-Wisecarver для требовательных научных приложений.

Масштабный переход промышленности к миниатюризации, безусловно, привел к тому, что некоторые разработки на этапе позиционирования стали кастомизироваться. Рынок бытовой электроники является движущей силой миниатюризации, особенно в отношении упаковки в виде, например, более тонких телефонов и более тонких телевизоров. Однако эти физически меньшие по размеру устройства обеспечивают повышенную производительность, например, больший объем памяти и более быстрые процессоры. Для повышения производительности здесь требуются более быстрые и точные этапы автоматизации.

Однако требования к упаковке устройства и оптической связи значительно меньше микрометра. Сочетание этих допусков с требованиями к производительности массового производства создает сложную задачу автоматизации. Во многих из этих случаев этап или этапы — или, что более важно, полное решение по автоматизации — должны быть настроены так, чтобы точно соответствовать потребностям конечного потребителя.

Интернет вещей проникает в настройки на этапе позиционирования. В современном взаимосвязанном мире потребители ожидают, что продукты будут соединяться и работать вместе. Нет сомнений в том, что Интернет вещей достигнет всех уровней управления движением и автоматизации производства. Наши продукты хорошо оснащены для поддержки подключенного завода. Независимо от того, осуществляется ли это взаимодействие через ПЛК, полевой шине, по беспроводной сети, Ethernet или через аналогово-цифровой ввод-вывод, наши приводы и контроллеры предлагают решения для заводского подключения. Будущие разработки находятся в разработке для дальнейшего улучшения этой связи.

По мере того, как мы коллективно продвигаемся к подключенному заводу с более высоким уровнем автоматизации, необходимость точного мониторинга состояния оборудования будет возрастать. Надежная, основанная на данных обратная связь о состоянии машины может исключить непредвиденные неисправности машины.

Возможности Интернета вещей уже находят применение в производстве полупроводников и задачах автоматизации, обрабатывающих дорогие детали.

Встроенные датчики в линейные подшипники и направляющие будут отслеживать изменения рабочих температур и дополнительные вибрации, которые являются основными индикаторами выхода из строя подшипников. Контролируя эти параметры на самом подшипнике, можно предпринять корректирующие действия еще до выхода из строя.