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La giusta combinazione di tavola di posizionamento e azionamento digitale consente regolazioni precise con tempi di risposta e assestamento rapidi.

Poiché le apparecchiature automatizzate nei mercati industriale, medico e delle scienze della vita diventano sempre più veloci e precise, gli ingegneri devono adattarsi con sistemi di movimento lineare e posizionamento con prestazioni più elevate. Allo stesso tempo, però, le possibilità di controllo del movimento si stanno restringendo, rendendo difficile progettare un sistema veloce e preciso che possa adattarsi a spazi ristretti. Nonostante la sfida, è possibile progettare un sistema di movimento lineare che offra le elevate prestazioni richieste da queste macchine. Ad esempio, una combinazione di tavola di posizionamento lineare e controller digitale ottimizzata per comunicazioni ad alta velocità e risposta rapida raggiunge un equilibrio ideale tra posizionamento preciso e controllo eccezionale. Questo articolo descriverà alcuni degli elementi essenziali che i progettisti di macchine dovrebbero considerare quando implementano un sistema di movimento lineare di precisione per macchine automatizzate ad alta velocità, insieme a una configurazione pronta all'uso che fornisce risultati eccezionali.

Progettate per fornire movimento controllato in spazi ridotti, le tavole di posizionamento per motori lineari sono ideali per applicazioni dinamiche diverse come produzione e ispezione di semiconduttori, assemblaggio pick-and-place, microlavorazione, COTS militari, fotonica e apparecchiature di laboratorio.

Le tavole di posizionamento della serie IKO International NT, disponibili con un motore lineare integrato, una guida di rotolamento a movimento lineare e un encoder lineare ottico ad alta risoluzione di serie, forniscono queste funzionalità. Poiché integrano un magnete al neodimio e una scala lineare ottica su un tavolo mobile, possono raggiungere un'elevata forza di spinta fino a 70 N con un posizionamento accurato. Infatti, una tavola da 170 grammi che fornisce 25 N di spinta può raggiungere accelerazioni e decelerazioni fino a 10 G. Le tavole di posizionamento della serie NT possono raggiungere una risoluzione fino a 0,01 micrometri e velocità fino a 1.300 millimetri al secondo. La serie NT supporta i protocolli EtherCAT®, SSCETII/H e MECHATROLINK per creare una rete di movimento in tempo reale. L'unità più piccola della famiglia è larga solo 38 millimetri con una lunghezza complessiva di 62 millimetri e un'altezza in sezione di soli 11 millimetri.

Senza componenti meccanici di trasmissione della potenza per eliminare oscillazioni e vibrazioni, il sistema richiede un azionamento digitale ad alte prestazioni in grado di fornire anelli di controllo della posizione e della corrente a frequenza più elevata, nonché un'elevata larghezza di banda dell'anello di corrente. Queste funzionalità sono fondamentali per consentire all'azionamento di raggiungere le velocità di aggiornamento elevate necessarie per massimizzare la precisione di posizionamento e la produttività. Ecco cosa dovrebbero cercare i progettisti in un servoazionamento digitale come parte di un sistema di movimento lineare di precisione per macchine automatizzate:

Se utilizzati insieme a una tavola con motore lineare avanzata e ultracompatta come la serie NT di IKO, i progettisti di macchine possono ottenere il posizionamento lineare a livello di micron che le macchine automatizzate richiedono sempre più.

Nella nostra configurazione, uno stadio IKO NT-55-V-25/5L a due assi (X e Y) è accoppiato con un'unità Copley AccelnetPlus. La tavola di posizionamento ha una base fissa, un codificatore ottico da 500 nanometri, una risoluzione di 0,5 micrometri e una lunghezza della coppia magnetica di 30 millimetri. L'unità presenta una velocità di aggiornamento del loop di posizione di 250 microsecondi, con 1,2 A di corrente di picco e 0,3 A continui. L'alimentazione è 80V. Le specifiche del motore sono impostate su: Massa: 0,18 kg Forza di picco: 25 N; Forza continua: 7NCostante di forza: 16,9706 N/A, costante EMF peakBack: 8 V/m/sResistenza: 66ΩInduttanza: 22 mH Ecco un riepilogo di alcune delle impostazioni più importanti:Dati motore: il limite di velocità è 1.300 millimetri al secondo.Corrente loop: l'utente ha selezionato la velocità massima, con piccole regolazioni. Loop di velocità: l'utente ha superato il limite di velocità per impostare la rampa di arresto rapido su 13.000 millimetri al secondo2. Nella configurazione del filtro, l'utente ha massimizzato l'anello di velocità spostando l'impostazione predefinita di 2 poli, 200 Hz su 1 polo, 800 Hz. I guadagni proporzionale e integrale sono stati impostati rispettivamente su 15.000 Vp e 5.000 Vi. Anello di posizione: l'anello di posizione è stato impostato su 5.000 Pp e il feed forward è stato abbassato a 10.000 Vff, consentendo all'utente di concentrarsi sul movimento e sulla stabilizzazione. La finestra di tracciamento è stata impostata per 50 conteggi a 3 millisecondi, rimanendo entro il tempo di assestamento di 6 ms. L'utente ha anche consentito che si sviluppassero alcuni errori di inseguimento durante lo spostamento. Con questo, l'NT-55-V effettua un movimento lineare di 30 millimetri e il limite della traiettoria è stato impostato a 2.000 millimetri al secondo2 con un'accelerazione massima di 75.000 millimetri al secondo2. Lo strappo massimo è di 20.000.000 di millimetri/secondo3.