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Perché consultare tempestivamente gli esperti di sistemi di movimento

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Iniziare presto: Perché consultare gli ingegneri dei sistemi di movimento all'inizio di nuovi progetti OEM?

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Iniziare presto: Perché consultare gli ingegneri dei sistemi di movimento all'inizio di nuovi progetti OEM?

I motori elettrici, insieme ai loro dispositivi di trasmissione di potenza, feedback e controllo, sono fondamentali per le macchine che si basano sugli assi di movimento. I produttori di apparecchiature originali (OEM) che intraprendono lo sviluppo di un nuovo prodotto dovrebbero quindi coinvolgere gli specialisti del controllo assi il più presto possibile nella progettazione del progetto. Poiché il motore e la sua uscita hanno un ampio impatto sul progetto complessivo dell'apparecchiatura, il coinvolgimento precoce degli esperti del sistema di movimento ottimizzerà le prestazioni dell'apparecchiatura e snellirà lo sviluppo del progetto. Questo vale soprattutto per le apparecchiature di precisione che richiedono un motore e un sistema di movimento in miniatura.

I MOTORI MINIATURIZZATI CONSENTONO UN CONTROLLO PIÙ PRECISO

Controllando la coppia, la velocità, l'accelerazione e la posizione dell'albero, il motore elettrico è il componente fondamentale che dà vita a una varietà di sistemi, dai robot chirurgici alle macchine industriali. Alcune di queste applicazioni non richiedono più di 1 kilowatt (kW) di potenza, e necessitano di sistemi di movimento piccoli e leggeri.

I sistemi di movimento compatti - che in genere generano meno di 1 kW e misurano circa 90 millimetri (mm) o meno di diametro - devono spesso soddisfare requisiti applicativi complessi. I motori e i sistemi di controllo che guidano i satelliti o alimentano le articolazioni di un robot chirurgico, ad esempio, devono garantire una precisione millimetrica. Allo stesso modo, i motori che controllano le apparecchiature mediche, come i sistemi di infusione dei pazienti, devono garantire un'affidabilità assoluta. Tale affidabilità è anche un requisito tipico delle applicazioni militari mission-critical.

Indipendentemente dall'apparecchiatura, la progettazione di un sistema di movimento richiede un'attenta considerazione. Questi aspetti influiscono sulla capacità dell'apparecchiatura di svolgere i propri compiti in base ai requisiti di velocità e precisione dell'applicazione. Inoltre, incideranno sulle dimensioni e sul peso finali dell'apparecchiatura, nonché sui tempi di commercializzazione e sui costi di sviluppo, rendendo estremamente vantaggioso per gli OEM coinvolgere gli esperti di sistemi di movimento fin dalle prime fasi di un nuovo progetto.

INCLUDERE GLI ESPERTI DI SISTEMI DI MOVIMENTO NELLA FASE IDEATIVA

Quando gli ingegneri degli OEM si dedicano allo sviluppo del concetto, e preferibilmente quando sono ancora nella fase di ideazione di un prodotto, dovrebbero prendere in considerazione il sistema di movimento. Anche se le discussioni includono solo ipotesi generali sulla progettazione del sistema di movimento, la consultazione degli ingegneri del sistema di movimento in questa fase garantirà che le scelte progettuali successive non siano limitate. Ogni progetto OEM ha obiettivi di progettazione che sono più o meno definiti. Questi obiettivi sono spesso legati alla precisione, alla velocità e all'affidabilità, tutti fattori che dipendono in modo significativo dal sistema di movimento. Il coinvolgimento precoce degli ingegneri del sistema di controllo assi garantirà il raggiungimento di questi obiettivi finali nel modo più efficace.

Naturalmente, se gli OEM agiscono da soli, le prime decisioni relative al sistema di controllo assi si baseranno su prodotti standard, limitando il progetto complessivo dell'apparecchiatura. Anche se possono modificare le specifiche della soluzione di controllo assi in una fase successiva, questa ulteriore rielaborazione ritarderà il time-to-market e comporterà costi aggiuntivi.

STABILIRE LE SPECIFICHE DEL SISTEMA DI MOVIMENTO NELLA FASE DI PROGETTAZIONE

Nella fase concettuale, gli ingegneri OEM formalizzano il loro progetto complessivo e di solito includono una soluzione di controllo assi già pronta per scopi di prova. Spesso gli ingegneri OEM che lavorano da soli utilizzano un sistema di movimento sovradimensionato per ampliare il margine di sicurezza per la coppia e la velocità. Se da un lato questo approccio può aiutare gli ingegneri a individuare le prestazioni operative richieste, dall'altro significa che devono ridimensionare la scelta finale del sistema di movimento per soddisfare i parametri ottimali di massa, dimensioni ed efficienza energetica.

Un modo per identificare prima i requisiti prestazionali più precisi è quello di misurare la corrente nel dispositivo in tutta la gamma di punti di lavoro a carico e velocità, compresi tutti i cicli potenziali e i picchi di lavoro necessari. Con l'assistenza degli ingegneri del sistema di movimento, questo approccio consentirà agli OEM di determinare con maggiore precisione le dimensioni del motore e la riduzione degli ingranaggi necessaria per ottenere un equilibrio ottimale tra velocità, coppia e inerzia. In questa fase, l'OEM dovrebbe anche specificare il dispositivo di retroazione, compresa la sua posizione nel progetto e il controllore dell'azionamento del motore.

La conferma di questi aspetti progettuali nella fase di ideazione consentirà agli OEM di sapere se un progetto già pronto può soddisfare i loro obiettivi o se è necessaria una personalizzazione. L'esito di questa decisione avrà un forte impatto sui tempi e sui costi complessivi del progetto.

CONFERMARE IL PROGETTO DEL SISTEMA DI MOVIMENTO PRIMA DELLA FASE DI FATTIBILITÀ

La fase di fattibilità è spesso il periodo più lungo della progettazione di un progetto. Tuttavia, a questo punto il fattore di forma e i requisiti prestazionali del sistema di movimento non dovrebbero cambiare in modo significativo, a patto che l'OEM abbia già preso le decisioni appropriate durante le fasi precedenti. Al contrario, gli ingegneri dei sistemi di controllo assi dovrebbero utilizzare la fase di fattibilità per mettere a punto la soluzione di controllo assi per ottimizzare le prestazioni e l'efficienza del sistema.

Se il progetto del sistema di controllo assi non è stato confermato in una fase precedente, le decisioni prese ora - che possono riguardare le dimensioni o il tipo di motore, la trasmissione di potenza, i dispositivi di feedback e di controllo - potrebbero richiedere una significativa rielaborazione delle apparecchiature e dell'integrazione. Questo risultato aggiungerà inevitabilmente tempo e costi inutili allo sviluppo del progetto.

Coinvolgendo gli specialisti dei sistemi di movimento fin dalle prime fasi, si snellisce l'intero processo di sviluppo, migliorando il time-to-market e riducendo i costi di progettazione. Soprattutto, il coinvolgimento di un progettista di sistemi di movimento fin dall'inizio è l'approccio più efficace per ottimizzare le prestazioni delle apparecchiature e raggiungere gli obiettivi di progetto.

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