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Jul 07, 2023

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A combinação correta de mesa de posicionamento e acionamento digital permite ajustes precisos com tempos de resposta e acomodação rápidos. Como equipamento automatizado nos mercados industrial, médico e de ciências biológicas

A combinação correta de mesa de posicionamento e acionamento digital permite ajustes precisos com tempos de resposta e acomodação rápidos.

À medida que os equipamentos automatizados nos mercados industrial, médico e de ciências biológicas se tornam cada vez mais rápidos e precisos, os engenheiros devem se adaptar com sistemas de posicionamento e movimento linear de maior desempenho. Ao mesmo tempo, porém, o envelope para controle de movimento está diminuindo, tornando difícil projetar um sistema rápido e preciso que possa caber em espaços apertados. Apesar do desafio, é possível projetar um sistema de movimento linear que ofereça o alto desempenho que essas máquinas exigem. Por exemplo, uma combinação de mesa de posicionamento linear e controlador digital otimizada para comunicações de alta velocidade e resposta rápida alcança um equilíbrio ideal entre posicionamento preciso e controle excepcional. Este artigo descreverá alguns dos princípios básicos que os projetistas de máquinas devem considerar ao implementar um sistema de movimento linear de precisão para máquinas automatizadas de alta velocidade, juntamente com uma configuração pronta para uso que fornece resultados excepcionais.

Projetadas para fornecer movimento controlado em espaços pequenos, as mesas de posicionamento de motor linear são adequadas para aplicações dinâmicas tão diversas quanto fabricação e inspeção de semicondutores, montagem pick-and-place, microusinagem, COTS militares, fotônica e equipamentos de laboratório.

As mesas de posicionamento da série IKO International NT - disponíveis com um motor linear integrado, uma guia de rolamento de movimento linear e um codificador linear óptico de alta resolução como padrão - fornecem esses recursos. Como integram um ímã de neodímio e uma escala linear óptica em uma mesa móvel, eles podem atingir uma alta força de impulso de até 70N com posicionamento preciso. Na verdade, uma mesa de 170 gramas que fornece 25N de empuxo pode atingir aceleração e desaceleração de até 10G. As mesas de posicionamento da série NT podem atingir resolução de até 0,01 micrômetro e velocidades de até 1.300 milímetros por segundo. A Série NT suporta os protocolos EtherCAT®, SSCETII/H e MECHATROLINK para criar uma rede de movimento em tempo real. A menor unidade da família tem apenas 38 milímetros de largura, 62 milímetros de comprimento total e apenas 11 milímetros de altura seccional.

Sem componentes mecânicos de transmissão de energia para eliminar oscilações e vibrações, o sistema requer um drive digital de alto desempenho que possa fornecer posição de frequência mais alta e malhas de controle de corrente, bem como uma alta largura de banda de malha de corrente. Esses recursos são essenciais para permitir que o inversor atinja as rápidas taxas de atualização necessárias para maximizar a precisão do posicionamento e o rendimento. Aqui está o que os projetistas devem procurar em um servoacionamento digital como parte de um sistema de movimento linear de precisão para máquinas automatizadas:

Quando usada em conjunto com uma mesa de motor linear avançada e ultracompacta, como a Série NT da IKO, os projetistas de máquinas podem alcançar o posicionamento linear em nível de mícron que as máquinas automatizadas exigem cada vez mais.

Em nossa configuração, um estágio de dois eixos (X e Y) IKO NT-55-V-25/5L é emparelhado com um Copley AccelnetPlus Drive. A mesa de posicionamento possui base estacionária, codificador óptico de 500 nanômetros, resolução de 0,5 micrômetro e comprimento de par magnético de 30 milímetros. O drive apresenta uma taxa de atualização de loop de posição de 250 microssegundos, com 1,2A de corrente de pico e 0,3A contínuo. A fonte de alimentação é 80V. As especificações do motor são definidas como: Massa: 0,18 kg Força máxima: 25N; Força contínua: 7NConstante de força: 16,9706 N/A, picoConstante EMF de retorno: 8 V/m/sResistência: 66ΩIndutância: 22 mH Aqui está um resumo de algumas das configurações notáveis:Dados do motor: O limite de velocidade é de 1.300 milímetros por segundo.Corrente loop: O usuário selecionou a velocidade máxima, com pequenos ajustes. Loop de velocidade: O usuário ultrapassou o limite de velocidade para definir a rampa de parada rápida para 13.000 milímetros por segundo2. Na configuração do filtro, o usuário maximizou o loop de velocidade movendo a configuração padrão de 2 pólos, 200 Hz para 1 pólo, 800 Hz. Os ganhos proporcionais e integrais foram definidos para 15.000 Vp e 5.000 Vi, respectivamente. Loop de posição: O loop de posição foi definido para 5.000 Pp e o avanço foi reduzido para 10.000 Vff, permitindo ao usuário se concentrar no movimento e no assentamento. A janela de rastreamento foi configurada para 50 contagens a 3 milissegundos, permanecendo dentro do tempo de estabilização de 6 ms. O usuário também permitiu que algum erro ocorresse durante a movimentação. Com isso, o NT-55-V faz um movimento linear de 30 milímetros, e o limite de trajetória foi definido em 2.000 milímetros por segundo2 com aceleração máxima de 75.000 milímetros por segundo2. O jerk máximo é de 20.000.000 milímetros/segundo3.