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La combinación correcta de mesa de posicionamiento y accionamiento digital permite realizar ajustes de precisión con tiempos de respuesta y estabilización rápidos.

A medida que los equipos automatizados en los mercados industriales, médicos y de ciencias de la vida se vuelven cada vez más rápidos y precisos, los ingenieros deben adaptarse con sistemas de posicionamiento y movimiento lineal de mayor rendimiento. Al mismo tiempo, sin embargo, la envolvente para el control de movimiento se está reduciendo, lo que dificulta el diseño de un sistema rápido y preciso que pueda caber en espacios reducidos. A pesar del desafío, es posible diseñar un sistema de movimiento lineal que ofrezca el alto rendimiento que exigen estas máquinas. Por ejemplo, una combinación de mesa de posicionamiento lineal y controlador digital optimizada para comunicaciones de alta velocidad y respuesta rápida logra un equilibrio ideal de posicionamiento preciso y control excepcional. Este artículo describirá algunos de los elementos esenciales que los diseñadores de máquinas deben tener en cuenta al implementar un sistema de movimiento lineal de precisión para máquinas automatizadas de alta velocidad, junto con una configuración lista para usar que proporcione resultados excepcionales.

Diseñadas para proporcionar un movimiento controlado en espacios pequeños, las mesas de posicionamiento de motores lineales son ideales para aplicaciones dinámicas tan diversas como la fabricación e inspección de semiconductores, ensamblaje de selección y colocación, micromecanizado, COTS militares, fotónica y equipos de laboratorio.

Las mesas de posicionamiento de la serie NT de IKO International, disponibles con un motor lineal incorporado, una guía de movimiento lineal y un codificador lineal óptico de alta resolución como estándar, brindan estas capacidades. Debido a que integran un imán de neodimio y una escala lineal óptica en una mesa móvil, pueden lograr una gran fuerza de empuje de hasta 70 N con un posicionamiento preciso. De hecho, una mesa de 170 gramos que proporciona 25 N de empuje puede lograr una aceleración y desaceleración de hasta 10 G. Las mesas de posicionamiento de la serie NT pueden lograr una resolución de hasta 0,01 micrómetros y velocidades de hasta 1300 milímetros por segundo. La serie NT es compatible con los protocolos EtherCAT®, SSCETII/H y MECHATROLINK para crear una red de movimiento en tiempo real. La unidad más pequeña de la familia tiene solo 38 milímetros de ancho con una longitud total de 62 milímetros y una altura de sección de solo 11 milímetros.

Sin componentes mecánicos de transmisión de energía para eliminar las oscilaciones y vibraciones, el sistema requiere un controlador digital de alto rendimiento que pueda proporcionar lazos de control de corriente y posición de mayor frecuencia, así como un ancho de banda de lazo de corriente alto. Estas capacidades son críticas para permitir que la unidad alcance las tasas de actualización rápidas necesarias para maximizar la precisión de posicionamiento y el rendimiento. Esto es lo que los diseñadores deben buscar en un servoaccionamiento digital como parte de un sistema de movimiento lineal de precisión para máquinas automatizadas:

Cuando se utiliza junto con una mesa de motor lineal ultracompacta avanzada como la serie NT de IKO, los diseñadores de máquinas pueden lograr el posicionamiento lineal a nivel de micras que las máquinas automatizadas requieren cada vez más.

En nuestra configuración, una platina de dos ejes (X e Y) NT-55-V-25/5L de IKO se empareja con una unidad Copley AccelnetPlus. La mesa de posicionamiento tiene una base estacionaria, un codificador óptico de 500 nanómetros, una resolución de 0,5 micrómetros y una longitud de par magnético de 30 milímetros. La unidad cuenta con una tasa de actualización de bucle de posición de 250 microsegundos, con 1,2 A de corriente máxima y 0,3 A continuos. La fuente de alimentación es de 80V. Las especificaciones del motor se establecen en: Masa: 0,18 kg Fuerza máxima: 25 N; Fuerza continua: 7NConstante de fuerza: 16,9706 N/D, constante de EMF pico de retroceso: 8 V/m/sResistencia: 66 Ω Inductancia: 22 mH A continuación se incluye un resumen de algunos de los ajustes notables: Datos del motor: el límite de velocidad es de 1300 milímetros por segundo. Corriente Bucle: el usuario seleccionó la velocidad máxima, con ajustes menores. Bucle de velocidad: el usuario empujó el límite de velocidad para establecer la rampa de parada rápida en 13,000 milímetros por segundo2. En la configuración del filtro, el usuario maximizó el lazo de velocidad moviendo la configuración predeterminada de 2 polos, 200 Hz a 1 polo, 800 Hz. Las ganancias proporcionales e integrales se establecieron en 15 000 Vp y 5000 Vi, respectivamente. Bucle de posición: el bucle de posición se estableció en 5000 Pp y la alimentación hacia adelante se redujo a 10 000 Vff, lo que permite al usuario concentrarse en moverse y asentarse. La ventana de seguimiento se configuró para 50 conteos a 3 milisegundos, manteniéndose dentro del tiempo de establecimiento de 6 ms. El usuario también permitió que se desarrollara algún error de seguimiento durante el movimiento. Con esto, el NT-55-V realiza un movimiento lineal de 30 milímetros, y el límite de trayectoria se fijó en 2.000 milímetros por segundo2 con una aceleración máxima de 75.000 milímetros por segundo2. El tirón máximo es de 20 000 000 mm/segundo3.

El tiempo total de movimiento es de aproximadamente 44 milisegundos con una frecuencia de muestreo de 125 microsegundos: tiempos de movimiento y asentamiento excepcionales para adaptarse a los sistemas de movimiento de alta velocidad más exigentes.

Con la combinación correcta de mesa de posicionamiento y servoaccionamiento, puede lograr un posicionamiento lineal preciso, un ajuste preciso y tiempos de respuesta y establecimiento rápidos. La amplia gama de aplicaciones de mesas de posicionamiento de IKO y los servovariadores digitales Copley Controls ofrecen una combinación ideal de precisión, velocidad y tamaños compactos para brindar un movimiento confiable y de alta velocidad que satisface los exigentes requisitos de los sistemas automatizados. Para obtener más información sobre las mesas de posicionamiento de motores lineales de IKO , visite la página del producto. Para obtener más información sobre los servoaccionamientos digitales de Copley Controls, visite el sitio web.

​Dean Crumlish, gerente de productos e ingeniero de aplicaciones sénior en Analogic Copley Controls Corp, se graduó de la Universidad Northeastern, Boston MA, y tiene más de 25 años de experiencia en la industria de la automatización. Karl Wickenheisser, vicepresidente de marketing y ventas, IKO International , tiene 38 años de experiencia en la industria y es un miembro activo tanto de la BSA (Asociación de Especialistas en Rodamientos) como de la PTDA (Asociación de Distribuidores de Transmisión de Energía). Tiene una Licenciatura en Ingeniería, Ingeniería Mecánica del Stevens Institute of Tech, NJ, y una Maestría en Administración de Empresas de la Universidad de Fairfield, CT.

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