Precisione ottimizzata riducendo dimensioni, peso e costi

Sfida

I costruttori di macchine vincono sul mercato se accettano di affrontare e risolvere sempre nuove sfide. Agli inizi degli anni '80 un importante produttore di macchine per il taglio al laser ha scelto Kollmorgen come proprio partner, riconoscendo l'importanza di un motion preciso per soddisfare le esigenze uniche e variegate della sua clientela. La società ha sfruttato l'approccio di co-ingegneria di Kollmorgen nel progettare nuove idee di azionamenti e motori per le applicazioni più impegnative.

Per citare solo un esempio di questo progresso, l'azienda aveva bisogno di progettare una macchina compatta ad altissima velocità, essenzialmente due macchine da taglio laser che avessero l'ingombro di una sola macchina, al fine di soddisfare i requisiti estremi di produttività ad alta velocità posti da un cliente. La prima sfida è stata raggiungere il rendimento produttivo richiesto in una macchina compatta. La seconda sfida è stata aiutare l'azienda a creare una seconda versione della stessa macchina che offriva quasi le stesse prestazioni a un costo sostanzialmente inferiore per raggiungere un mercato più ampio.

Soluzione

Il progetto iniziale della macchina richiedeva dei motori lineari ironless per rispettare gli obiettivi relativi a velocità e precisione. Ma avendo già stabilito il dimensionamento di progetto per i motori, il team di ingegneri ha scoperto che i motori per adattarsi a quelle dimensioni non avrebbero potuto fornire la potenza necessaria per l'applicazione. Kollmorgen ha quindi progettato un avvolgimento su misura che, funzionando con un materiale magnetico speciale ad alta densità, ha fornito la potenza necessaria senza il bisogno di modificare le dimensioni dell'installazione.

Basandosi su questo risultato, il costruttore di macchine ha incaricato Kollmorgen di implementare ulteriori innovazioni che avrebbero aperto nuovi mercati per la macchina e raddoppiato il suo successo. Kollmorgen ha aiutato a progettare una versione a basso costo utilizzando motori ironcore invece dei motori ironless del progetto originale. Per un taglio laser ad alta precisione, la sfida con i motori ironcore è che l'attrazione intrinseca tra i magneti e l'avvolgimento crea un effetto cogging che può compromettere la precisione della posizione.

Per mantenere la qualità di taglio durante l'utilizzo di motori lineari ironcore, Kollmorgen ha sviluppato un algoritmo software anti-cogging, integrato nell'azionamento della gamma AKD. L'algoritmo riduce il cogging fino al 90%. Per il successo del progetto è stato cruciale il supporto tecnico locale di Kollmorgen. Questo esperto di motion si è assicurato che il team di ingegneri comprendesse i requisiti del motore e dell'azionamento necessari per raggiungere gli obiettivi di progettazione, ha ripetuto rapidamente la progettazione, messo a punto la soluzione e aiutato a completare la nuova versione della macchina nei tempi previsti.

Risultati

Grazie ai motori ironcore a basso costo e alla soluzione anti-cogging di Kollmorgen, questa versione della macchina per il taglio laser è presto diventata l'elemento di punta nelle vendite dell'azienda. Questo è solo un esempio di come Kollmorgen ha aiutato questo partner a far crescere le sue potenzialità, prestazioni e leadership nel settore del taglio laser nel corso dei decenni. Altri esempi selezionati includono:

• Permettere ai motori a reazione di essere costruiti con centinaia di migliaia di minuscoli fori di raffreddamento a effusione tagliati al laser per rivoluzionare il consumo di carburante.
• Aiutare l'azienda a passare a un'architettura bus EtherCAT real-time.
• Sviluppare un algoritmo modalità Gantry per semplificare la messa a punto del movimento per i bracci del portale che devono muoversi in sincronia.
• Fornire le opzioni di tuning e filtraggio che raddoppiano la larghezza di banda del loop di velocità rispetto ai controlli propri del partner, con conseguente maggiore stabilità e produttività della macchina.
• Abilitare una risoluzione di 0,0005 gradi nel SFD (Smart Feedback Device) del motore, la soluzione di feedback più economica di Kollmorgen, utilizzata nel taglio laser flessibile e conveniente dell'azienda, progettata sia per la prototipizzazione che per l'uso in produzione.

Kollmorgen continua a fornire competenze, strumenti e supporto per aiutare l'azienda a migliorare la progettazione delle macchine e accelerare il time to market. Mentre i clienti presentano nuove sfide inaspettate e complicate, Kollmorgen aiuta a modificare e a mettere a punto le macchine per lavorare in modo ottimale con nuovi processi e materiali, garantendo le massime prestazioni. E ora, Kollmorgen sta lavorando con questo partner del settore del taglio laser per esplorare le opportunità che possono offrire una maggiore coppia e densità di potenza con una dimensione più compatta utilizzando il 2G Motion System di nuova generazione.

“Ammiriamo la capacità di adattamento ultradecennale del nostro partner nell'aiutare i clienti del settore aerospaziale, automobilistico, dei dispositivi medici, dell'elettronica e di altri settori a raggiungere nuove possibilità. Siamo fieri di essere una parte di tutto ciò, fornendo le opportunità di motion necessarie per ciascun requisito applicativo” - Josh Bellefeuille, Motors Product Director, Kollmorgen