Якщо ви створюєте машини, ви, ймовірно, щодня працюєте з приводами та етапами позиціонування. Але чи справді ви отримуєте найкращу продуктивність або найнижчу вартість володіння від цих пристроїв руху? Відповідь може бути не такою, як ви очікуєте.

Занадто часто інженери вважають ступені або приводи просто ще одним пунктом у списку матеріалів. Поки пристрій руху номінально відповідає бажаному позиціонуванню, силі, корисному навантаженню, швидкості та вимогам щодо вартості, він готовий до роботи.

З простими вимогами до руху цей підхід до вибору столика або приводу може дати прийнятні результати. Однак машини зі складними вимогами до механічного руху виграють від вбудованої стратегії проектування руху. Замість набору електромеханічних компонентів, які можуть або не можуть добре працювати разом, вбудовані системи руху функціонують як справжні машинні підсистеми plug-and-play.

Вбудовані системи руху розроблені таким чином, щоб розміщуватись у попередньо визначеному фізичному просторі на машині та підключатися до системи керування рухом машини, готові приймати команди від комп’ютерного інтерфейсу верхнього рівня, карти керування або ПЛК. У своєму найпростішому вигляді вбудовані системи руху можуть складатися лише з сцени або приводу, які були підключені, щоб полегшити встановлення. У найскладнішому вигляді ці підсистеми руху поширюються від контактів до корисного навантаження. Вони охоплюють не тільки сам руховий пристрій, але й все, що воно несе.

Порівняно з покомпонентним підходом до руху машини, вбудований рух пропонує деякі переконливі переваги:

Механічна продуктивність

Навіть якщо вони використовують ту саму сцену або виконавчий механізм, вбудовані системи руху, як правило, перевершують системи руху, побудовані на компонентах. Причина зводиться до досвіду застосування та монтажу. Хороший постачальник вбудованих засобів руху матиме багаторічний досвід вирішення складних проблем позиціонування та колекцію перевірених будівельних блоків руху, які можна налаштувати для поставленого завдання. Вони матимуть глибоке розуміння того, як динаміка сцени, архітектура керування рухом та робоче середовище впливатимуть на вимоги до позиціонування.

Що стосується складання, багатьом машинобудівникам не вистачає кваліфікованих техніків, спеціалізованих приладів, лазерних інтерферометрів та інших метрологічних систем, необхідних для вирівнювання найточніших багатоосьових ступенів, які часто мають допуски вирівнювання між осями, виміряними в мікронах.

Експертиза контролю

Залежно від вимог замовника вбудовані системи керування рухом можуть постачатися або не поставлятися з елементами керування рухом. Але стратегія керування завжди має бути частиною вбудованого рівняння руху. Хороший постачальник вбудованих засобів руху матиме широкі знання про те, як різні платформи керування рухом та їхні кінематичні можливості взаємодіятимуть із механічними системами руху. Ці знання можуть дозволити нам розширити межі того, що можливо з точки зору динамічних можливостей, таких як прийнятні коефіцієнти невідповідності інерції.

Надійність

Під час введення в експлуатацію нової системи руху деякі з найпоширеніших проблем виникають через те, що окремі, здавалося б, незначні компоненти не працюють належним чином або не працюють належним чином один з одним. Наприклад, один несправний роз’єм або неправильний провід можуть залишити без руху навіть найкращу сцену руху. Вбудовані системи руху дозволяють уникнути такого типу збою, оскільки вони збираються та тестуються як система перед інтеграцією у виробничу машину. З системами руху, що складаються з окремих компонентів, невеликі збої та несумісність можуть залишатися непоміченими, доки виробнича машина не з’єднається.

Зниження витрат

Вбудовані системи руху зазвичай коштують на 25-50% дешевше, ніж їхні аналоги на основі компонентів. Частково ця економія походить від можливості зменшити кількість деталей, наприклад, за допомогою кронштейнів, роз’ємів та інших компонентів. Зниження витрат може перевищити 50%, якщо врахувати всі компоненти прихованих витрат, пов’язані зі створенням та встановленням системи руху. До них належать витрати, пов’язані з проектуванням, інвентаризацією, часом виходу на ринок тощо.

Багато типів програм можуть скористатися перевагами вбудованого руху. Ми реалізували цей підхід на десятках напівпровідникових, мокрих стендових, лазерних різальних, пакувальних і лабораторних машин для автоматизації.

Приховані витрати систем руху

Компонентні системи руху мають низку прихованих витрат, які можна усунути завдяки підходу вбудованого руху, зокрема:

1. Витрати часу до виходу на ринок. Вбудовані системи руху, які за своєю суттю підтримують паралельне проектування, можуть скоротити тижні або навіть місяці часу розробки складної машини.
2. Витрати на програму, виробництво та управління матеріалами. Вбудовані системи руху постачаються як єдиний перелік матеріалів, усуваючи сотні деталей, які потрібно замовляти, інвентаризувати та складати.
3. Витрати на виробництво. Системи прецизійного руху вимагають кваліфікованих техніків зі складання та спеціалізованого виробничого обладнання, вартість якого може бути важко виправдати при неповному використанні.
4. Гарантія та витрати на відмову. Хороший постачальник вбудованих пристроїв руху гарантує свої системи від збоїв і підтримує їхню роботу, що зменшує ризики для OEM.

Цей нетрадиційний верстат з ЧПК має всі ознаки ідеальної вбудованої програми руху. Це вимагало:

1. І контроль, і механічна експертиза.Поєднання механічної системи з елементами керування та підсилювачами, які підтримують складну кінематику полярного руху, вимагало системного підходу та місяців випробувань. Нам також довелося розробити набір методів вирівнювання та інструментів для створення цієї нової системи ЧПК.

2. Компактний дизайн, легка інтеграція.На цьому верстаті з ЧПК розміром із настільний комп’ютер було мало місця. Конструкція сервомодуля Rotary, яка має великий вільний наскрізний отвір, дозволила нам ефективно використовувати наявний простір. Наскрізні отвори діаметром 100 мм дозволяли легко підводити подачу повітря прямо до шпинделя, вбудовувати індексатор матеріалу з боку заготовки та виконувати всі необхідні підключення до живлення.

3. Стримування витрат.Одним із цікавих аспектів цієї вбудованої системи руху є те, що вона не складніша, ніж має бути. Основна функціональна вимога стосувалася якості поверхні, а не точності позиціонування. Потреби в позиціонуванні насправді досить скромні, принаймні за нашими мірками. Тож ми змогли відмовитися від кодерів прямого зчитування та запустити всю систему в режимі відкритого циклу. Це заощадило нашим клієнтам тисячі доларів на машині.

Початок роботи з вбудованим рухом

Перехід від покомпонентних систем руху до вбудованих систем руху може здатися стрибком віри. Зрештою, ви передасте керування рухом постачальнику.

Однак якщо ви виберете правильного постачальника, аутсорсинг окупиться покращеною продуктивністю та надійністю. Витрати також зменшаться, оскільки підсистеми руху прибудуть на ваш завод повністю перевіреними, мають гарантію та готові до встановлення у вашу машину.