Sıfırdan hareket aktüatörleri ve aşamaları inşa etmek tasarımcıları sipariş, envanter ve bir araya getirme zorlar. Ayrıca pazar için süreyi artırır ve teknisyenler ve özel üretim ekipmanı gerektirir. Bir alternatif, öngörülen hareket cihazları sipariş etmektir.

Aşamalar ve aktüatörler genellikle sadece bir makinenin malzeme faturasındaki ürünlerdir. Doğru kuvveti, yükü, konumlandırmayı ve hızı sunarlarsa, makine inşaatçılarının ekstra dikkate alarak zaman harcamalarına gerek yoktur. Ancak şirketler aslında öngörülü aşamalar ve aktüatörler kullanarak makinelerini geliştirebilirler.

Bu Servobelt doğrusal aktüatör gibi öngörülen aşamalar, özellikle parantez ve konektörlerin azaltılmış parça sayıları sayesinde bileşen tabanlı meslektaşlarından 25 ila% 50 daha az maliyetlidir. Ayrıca envanterleri tasarım ve koruma ile ilgili maliyetleri de azaltırlar.
Düzgün öngörülmüş hareket alt sistemleri tanımlanmış bir fiziksel alana sığar ve makinenin kontrollerine bağlanır. Genellikle üst düzey bir bilgisayar arayüzü, kontrol kartı veya PLC komutlarını kabul ederler. En basit öngörülü sistemler, bir aktüatör ve konektörlerden biraz daha fazlasını içerir. Karmaşık öngörülü aşamalar, yükleri taşımak için kontroller ve hatta son efektörler ekler.

Preengineed aşamalar, özelleştirildikleri için genellikle bileşen yapımı sistemlerden daha iyi performans gösterir. Buna karşılık, birçok makine inşaatçısı, aşamaları hizalamak için (genellikle mikronlarda eksen-eksen hizalama toleranslarına sahip olan) yetenekli teknisyenler, armatürler ve lazer interferometreleri ve diğer ekipmanlara sahip değildir.

Kontrol stratejisi tasarımın bir kısmını belirler, bu nedenle önceden tasarlanmış aşamalar her zaman geleneksel tasarım kurallarına uymaz. Atalet uyumsuzluğunu düşünün. Tipik bir kural, hazır amplifikatör ve motor kombinasyonlarının kazanç ön ayarlarını kullanırken problemleri önlemek için yük aralıklarının motor atalitine 20: 1'in altındaki oranını korumaktır. Ancak birçok öngörülen aşamada 200: 1'e (hatta döner tablolarda 4.500: 1) oranları vardır ve yine de bir aşım olmadan hassas hareketler yapar. Burada, üretici sahnenin ayar kazanımlarını dinamik olarak değiştirir ve bunları fiziksel testlerle doğrular. Bu, daha küçük motorların işi yapmasına izin verir.

Bunun gibi döner aşamalar tipik olarak konumlandırma için kullanılır, ancak CNC makineleri için de uygundur. Öngörülü aşamaları kullanan makineler en çok kaynaşmış yarı iletken, ıslak tezgah, lazer kesme, ambalaj ve laboratuvar otomasyonudur.
Preengineed aşamalar da güvenilirdir. Yeni hareket sistemlerini devreye alırken, bireysel, görünüşte küçük bileşenler birlikte düzgün çalışamaz. Örneğin, arızalı bir konektör bütün bir makineyi indirebilir. Preengineed aşamalar, makinelere konulmadan önce monte edilir ve test edilir, böylece gerçekleşmez.

Örnek: Doğrusal Hareket
Doğrusal bir sürücünün iki farklı hareket yaptığı bir uygulamayı düşünün. Biri 400 mm/sn'de uzun bir seyahat, diğeri ise 150 msn'de hedef pozisyondan 10 um'ye yerleşmesi gereken 13 mm'lik yüksek hızlı bir koşu. Hareketli kütle 38 kg'dır, 1 um optik doğrusal kodlayıcıdan gelen geri bildirimlere dayanarak ± 5 um hedef çift yönlü bir doğruluktur.

İnşaatçı pahalı sıfır backlash versiyonları seçmedikçe geleneksel XY top vidalı aşamalar yeterince kesin değildir. Doğrusal motorlar başka bir seçenektir, ancak bu uygulama büyük ve pahalı olacaktır, çünkü sadece uzun bir motor bobini 300 N sürekli kuvvet gereksinimini karşılayacaktır. Uzun bir bobin, genel tasarımda süpürme değişikliklerini de gerektirecek ve diğer seçeneklerden% 50 daha pahalı hale getirecektir.

Servobelt doğrusal aktüatörlere dayanan bu öngörülmüş çokxis aşaması, bir yarı iletken üretim makinesine eklenmeden önce test edilir. Sahnenin sıfır tepkisi var, böylece tasarımcı kontrolleri dinamik gereksinimlere göre ayarlayabilir. Bu yararlıdır, çünkü bu makinede hızlı dizin hareketleri yapmanın tek yolu, motordan yüke yüksüz bir aktarma hattı gerektiren doğrusal kodlayıcıyı kullanarak Servoloops'u kapatmaktır.
Buna karşılık, kayış güdümlü sürücülere dayanan bir öngörülmüş aşama uygun maliyetlidir. Çift döngü kontrolüne ihtiyaç duymaz, çünkü yalnızca doğrusal kodlayıcı kullanarak tek döngü kontrolü ile geçebilir. Tahrik ayrıca, kısa yerleşim süreleri için kontrollerin yüksek ayar kazançlarına (hız ve konumsal kazançların dört katına) sahip olmasını sağlayan doğal olarak yüksek mekanik sönümlemeye sahiptir. Aksine, doğrusal motorlar, olası konumsal kazancı azaltan servo -örnekleme elektroniğinde sönümlemeyi simüle etmelidir.

Örnek: döner hareket
Başka bir uygulamayı düşünün-üç eksenli CNC masaüstü freze makinesi. Bunlar genellikle kesme aracını konumlandırmak için doğrusal hareket sistemlerini kullanır. Buna karşılık, öngörülen bir sahne döner ve doğrusal konumlandırmayı birleştirir. Burada, iki kemer güdümlü döner cihaz, büyük çaplı döner yataklara yük taşır ve birbirleriyle yüzleşir. Biri 150.000 rpm hava güdümlü bir iğ taşıyor. Diğeri iş parçasını tutar ve 180 ° döndürür, böylece kesme aracı 40 × 40 × 40 mm'lik bir hacimde iş parçasının yüzeyinde herhangi bir noktaya ulaşabilir.

Bu CNC freze makinesi, olması gerekenden daha karmaşık olmayan bir öngörülü bir aşama kullanır. Uygulamanın doğruluğu konumlandırmak yerine iyi yüzey kaplamasına ihtiyacı vardır, bu nedenle kodlayıcıları önler ve açık döngü (potansiyel olarak makine başına binlerce dolar tasarruf) çalıştırır.
Vidalı doğrusal bir aktüatör doğrusal ekseni yönlendirir, ancak kesme kafaları olan döner cihazın iş parçasını tutan cihaza eksenel olarak tercüme etmesini sağlar. Her üç cihaz da senkronize olarak hareket eder. Doğrusal eksen, Z ekseni konumlandırmasını işler ve kesme aletini iş parçasının yüzüne getirir.

Döner tasarım serttir, bu da tasarımın işleme toleranslarını karşılamasına yardımcı olur. Yaşam için yağlanmış bir seçenek kontaminasyon olasılığını azaltır ve her iki döner aşamada efektörler, kesme odasının bir duvarındaki basit döner contalardan uzanır. Mühürler iç işleri kesme sıvısından ve uçan seramik tozundan korur. Buna karşılık, XYZ aşamaları hantal körük ve armadillo kapakları gerektirir.

Kesme aletinin ve iş parçasının döner konumlandırılması, Kartezyen değil (CNC kinematiği için tipik olduğu gibi) kutup koordinatları kullanır. Denetleyici XYZ G-Code komutlarını alır ve gerçek zamanlı olarak kutup koordinatlarına dönüştürür. Fayda? Döner hareket, pürüzsüz yüzey kaplamaları oluşturmak için doğrusaldan daha iyidir, çünkü en iyi doğrusal yataklar ve bilyalı vidalar bile toplar yüklü bir duruma girip çıktıkça “gürültü”. Bu rumble hareket sistemi boyunca yankılanır ve periyodik yüzey kalitesinde varyasyonlar olarak parçalar üzerinde görünebilir.