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

À medida que os equipamentos automatizados nos mercados industrial, médico e de ciências da vida 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, no entanto, 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 atinge um equilíbrio ideal de posicionamento preciso e controle excepcional. Este artigo descreve alguns dos fundamentos 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 pequenos espaços, as mesas de posicionamento de motores lineares são adequadas para aplicações dinâmicas tão diversas quanto fabricação e inspeção de semicondutores, montagem pick-and-place, microusinagem, COTS militar, fotônica e equipamentos de laboratório.

As mesas de posicionamento da série NT da IKO International—disponíveis com um motor linear integrado, uma guia de rolamento de movimento linear e um codificador linear ótico de alta resolução como padrão—fornecem esses recursos. Como eles integram um ímã de neodímio e uma escala linear óptica em uma mesa móvel, eles podem atingir uma alta força de empuxo de até 70N com posicionamento preciso. Na verdade, uma mesa de 170 gramas fornecendo 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 com um comprimento total de 62 milímetros e apenas uma altura seccional de 11 milímetros.

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

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

Em nossa configuração, um estágio IKO NT-55-V-25/5L de dois eixos (X e Y) é emparelhado com um Copley AccelnetPlus Drive. A mesa de posicionamento tem uma base estacionária, um codificador óptico de 500 nanômetros, resolução de 0,5 micrômetro e um comprimento de par magnético de 30 milímetros. O drive possui uma taxa de atualização de loop de posição de 250 microssegundos, com 1,2 A de corrente de pico e 0,3 A contínuo. A fonte de alimentação é 80V. As especificações do motor são definidas para:Massa: 0,18 kgForça de pico: 25N; Força contínua: 7N Constante de força: 16,9706 N/A, constante de EMF de pico: 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.Atual loop: O usuário selecionou a velocidade máxima, com pequenos ajustes. Loop de velocidade: O usuário empurrou 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 proporcional e integral foram ajustados para 15.000 Vp e 5.000 Vi, respectivamente.Loop de posição: O loop de posição foi ajustado para 5.000 Pp e o feedforward reduzido para 10.000 Vff, permitindo que o usuário se concentre no movimento e acomodação. A janela de rastreamento foi configurada para 50 contagens em 3 milissegundos, permanecendo dentro do tempo de estabilização de 6 ms. O usuário também permitiu que algum erro seguinte se desenvolvesse durante a movimentação. Com isso, o NT-55-V faz um movimento linear de 30 milímetros, e o limite de trajetória foi definido para 2.000 milímetros por segundo2 com aceleração máxima de 75.000 milímetros por segundo2. O solavanco máximo é de 20.000.000 milímetros/segundo3.