Независимо от того, насколько сложным ваш контроллер движения он не может преодолеть плохо разработанную электромеханическую систему.

Системы управления движением состоят из трех основных компонентов: механизм позиционирования, электроника двигателя и контроллер движения. Каждый из этих компонентов должен быть тщательно отобран, но для лучших системных результатов сначала спланируйте механизм позиционирования. Если механизм не способен удовлетворить требования, диски и контроллер движения не могут компенсировать разницу.

Первым шагом в разработке любой системы движения является полное описание и понимание процесса. Составьте список параметров производительности компонентов из этого описания. Этот список включает в себя параметры первого порядка, такие как количество осей, длину перемещения каждой оси, точность движения (включая разрешение, повторяемость и точность), емкость полезной нагрузки и физический размер этапов. Менее очевидные, но одинаково важные параметры включают в себя ограничения или проблемы окружающей среды, выбор диска, эксплуатацию в нескольких ориентациях, управление кабелями в мультиоксис конфигурации, планирование срока службы и простоту интеграции. Быстрый обзор этих параметров показывает, что все они относятся к механизму позиционирования, и поэтому тщательная оценка этих компонентов имеет решающее значение для успеха проекта.

Приложение будет определять, является ли этап позиционирования линейной, вращающимися или включает комбинацию этапов в систему с мультиоксисом. Даже в довольно простых приложениях для одной оси, есть много соображений. Нагрузки являются жизненно важным аспектом этого профиля, поскольку такие проблемы, как вес и смещение полезной нагрузки (центр тяжести), могут резко повлиять на требования движения. Рассмотрим типичные и максимальные веса нагрузки, а также максимальное и минимальное расстояние, которое должно пройти, необходимые скорости движения и ускорение.

Важно считать стадию неотъемлемой частью более крупной системы. Как установлена ​​сцена, и монтажная структура, например, оказывает резкое влияние на показатели сцены и способность соответствовать спецификациям. Например, в высокоскоростном инспекционном приложении, где образцы быстро колеблются взад-вперед под камерой, на структуре должна быть установлена ​​стадия линейного положения, которая может противостоять «эффекту краски» движущейся нагрузки. Аналогичным образом, линейная стадия с длинным путем, выбранная для высокой точности в плоскостности, должна быть установлена ​​на соответствующей плоской поверхности, чтобы избежать искажений от стадии, соответствующей нелат-поверхности.

Также рассмотрим пожизненные требования системы при определении спецификаций на сцене. Если требования меняются в течение жизни машины, она может вывести систему вне допуска по позиционированию и может снизить точность, производительность и надежность машины. Как и в случае с любым движущимся компонентом, возможности позиционирования могут измениться с расширенным использованием. Убедитесь, что этап рассмотрен для удовлетворения требований движения в течение предполагаемого срока службы машины.

Другие влияния включают размер и экологические ограничения системы. Рассмотрим как горизонтальные, так и вертикальные ограничения размера. Факторы, которые могут влиять на общую площадь системы, включают, являются ли механики привода внешними или внутренними, и как управляется кабель. Ограничения окружающей среды могут включать в себя приложения для чистой комнаты, в которых движущиеся части машины должны генерировать несколько частиц или грязных сред, где частиц окружающей среды могут вызывать чрезмерное трение на стадии и надежность и производительность воздействия. Рабочая температура является ключевой проблемой окружающей среды, которая может значительно повлиять на производительность стадии. Изменение температуры всего за два или три градуса может вызвать достаточное расширение, чтобы изменить толерантность к стадии.

Многие приложения требуют нескольких осевых движений. В системе Multiaxis стадии должны быть сложены для движения в разных направлениях. Например, система инспекции кремния, возможно, потребуется обеспечить линейнуюXиYдвижение, а также вращениететаПолем В таких системах важно учитывать, как геометрия влияет на допуски в остальной части системы. Например, с двумя этапами, сложенными друг на друга, верхняя этап может отклоняться на концах его путешествия. Отражение верхней стадии является функцией нагрузки на кантилеров на нижней стадии. Это отклонение должно быть принято во внимание или следует учитывать другую конфигурацию. Производитель сцены должен обеспечить, чтобы спецификации сложенных этапов соответствовали требованиям приложения.

В многоэтапных системах управление кабелями может стать проблемой логистики и надежности. Кабели часто упускаются из виду, но могут повлиять на жизнь, геометрию и производительность системы. Посмотрите на производителя сцены для инновационных кабельных решений. Они могут включать в себя интеграцию кабелей внутри, чтобы уменьшить втирание и перетаскивание, или использование одного интерфейса внешнего кабеля, а не внешних кабельных разъемов для большей гибкости.

Решение на системном диске является ключевым элементом. Двумя наиболее распространенными типами приводов являются шариковые и линейные моторные диски. Шаловые приводы недороги и легко понять. При естественном демпфировании их легко контролировать, и можно легко добавить тормоз. С другой стороны, механическое трение может затруднить поддержание постоянной скорости. В некоторых условиях, таких как экстремальность температуры или влажности, шариковой винт может измениться и влиять на точность. Если тепловые эффекты являются проблемой, может потребоваться линейный кодер или линейный мотор может быть лучшим выбором.

Линейно-моторные трансмиссии состоят из магнитной дорожки и катушки. Магнитная трасса обычно стационарна и состоит из ряда постоянных магнитов, установленных на стальной подложке. Узел катушки содержит все медные обмотки и обычно укрепляется до каретки скользящей стадии. Некоторые линейные этапы двигателя имеют постоянные магниты на сборочной узелке в качестве средства упрощения кабеля, но длина магнита ограничивает перемещение этих систем.

Линейные моторные приводы, как правило, лучше всего подходят для легких до умеренных нагрузок в высокоскоростных, постоянных скоростях или дальних приложениях. Линейные моторные диски имеют гораздо более длинные возможности для путешествий, чем трансмиссия с шариком, потому что они не провисают по мере увеличения длины перемещения. Они могут обеспечить лучший контроль скорости, но движущаяся катушка и линейная электроника делают управление кабелями более сложным. Кроме того, большие линейные диски тяжелее и могут стать дорогими по мере увеличения длины движения и размера магнита.

Важным соображением при выборе типа диска является возможность остановки и монтажную ориентацию. Линейные моторные диски свободны без мощности, тогда как шариковые приводы испытывают трение, чтобы ослабить движение. Это особенно важно в приложениях, где привод должен установить вертикально. Поскольку линейная моторная стадия практически без трения, потеря мощности позволит свободному падению. Кроме того, сила гравитации всегда должна быть преодолена, что ставит на двигатель большую непрерывную силу. Шаровые диски более подходят для вертикальных применений, так как линейные двигатели могут быстро перегреться при запуска вертикально или могут потребовать противовес.

Выбор двигателя также может включать компромиссы. Общие ротационные двигатели являются наименее дорогим вариантом, но они добавляют к требованиям к пространству привода. Линейные двигатели занимают меньше места, но они дороже, потому что у них больше магнитов, чем вращающийся двигатель, и требуют линейного энкодера. Стадии, управляемые шариком, могут использовать линейные энкодеры, но вращающиеся кодеры на двигателе и шариковом винте часто будут работать так же хорошо и стоить меньше. Существуют также компромиссы, связанные с использованием шаговых двигателей или серводвигателей. Шапперы дешевле, но серводвигатели имеют лучшую скоростную производительность.

Вариант для сцены, управляемой шариком,-это безрамный мотор. Бесплатный мотор - это стандартный бесщеточный двигатель, встроенный в сцену. Магниты ротора связаны непосредственно к шариковому валу, а обмотки статора интегрированы в конце сцены. Эта конфигурация устраняет муфт двигателя, который экономит несколько дюймов пространства. Отсутствие муфты уменьшает гистерезис и задержку подключения к мотор-квалущку, что повышает производительность. Производители сцены должны предоставить опыт в отношении двигателей и кодеров, чтобы помочь определить наилучшее общее решение для приложения.

Как только механические и электрические аспекты движения системы будут хорошо изучены, и выбранные этапы могут быть разрешены детали системы управления. Система управления должна быть совместима с электроникой привода, с особым вниманием к тому факту, что не все диски предоставляют информацию обратной связи на своих разъемах. В идеале контроллер должен взаимодействовать непосредственно на сигналы преобразователя и привода без дополнительного оборудования. Контроллер также должен иметь достаточную производительность, чтобы закрыть циклы управления в рамках естественных скоростей передачи данных системы, или одновременно координировать движение нескольких оси движения по мере необходимости.