Aprimorar a precisão reduzindo, ao mesmo tempo, o tamanho, o peso e o custo

Desafio

Os fabricantes de máquinas ganham o mercado ao aceitar novos desafios de forma consistente e resolvê-los. Um grande fabricante de máquinas de corte a laser avançadas procurou a Kollmorgen no início dos anos 80, reconhecendo a importância do movimento com precisão para atender aos requisitos únicos e diversos da base de clientes do fabricante de máquinas. A empresa aproveitou a abordagem de coengenharia da Kollmorgen para projetar novas iterações de drives e motores para as aplicações mais desafiadoras desde então.

Para citar apenas um exemplo desse progresso iterativo, a empresa precisava projetar uma máquina compacta com uma velocidade muito alta (basicamente duas máquinas de corte a laser em um único espaço de máquina) para atender aos requisitos de rendimento de velocidade extremamente alta de um cliente. Atingir o rendimento de produção necessário em uma máquina compacta era o primeiro desafio. O segundo desafio era ajudar a empresa a criar uma segunda versão da mesma máquina que oferecesse praticamente o mesmo desempenho com custos substancialmente mais baixos para atingir um mercado maior.

Solução

O design inicial da máquina precisaria de motores lineares sem ferro para atender aos objetivos do projeto de velocidade e precisão. Mas, depois tendo já estabelecido o espaço do design para os motores, a equipe de engenharia descobriu que os motores que se encaixavam nessa área não conseguiriam fornecer a potência necessária para a aplicação. A Kollmorgen projetou um enrolamento personalizado que funcionava com um material magnético especializado de alta densidade para entregar a potência desejada sem a necessidade de mudar o espaço da instalação.

Com base nessa conquista, o fabricante de máquinas entrou em contato com a Kollmorgen para obter ajuda com mais inovações que abririam novos mercados para a máquina e que duplicariam o seu sucesso. A Kollmorgen ajudou a projetar uma versão com um custo menor usando motores com núcleo de ferro em vez dos motores sem ferro originais do design. Para uma máquina de corte a laser de alta precisão, o desafio dos motores com núcleo de ferro é que a atração inerente entre a pista magnética e o enrolamento do motor crie um efeito de "cogging" que possa comprometer a precisão de posicionamento.

Para manter a qualidade do corte ao usar motores lineares com núcleo de ferro, a Kollmorgen desenvolveu um algoritmo de software "anticogging" que foi integrado aos drives da família AKD. O algoritmo reduz o "cogging" em 90%. A disposição da Kollmorgen em colocar um de seus engenheiros no local do fabricante foi fundamental para o sucesso do projeto. Esse especialista do Motion garantiu que a equipe de engenharia entendesse os requisitos de motor e drive necessários para atingir os objetivos do design, repetiu o design rapidamente, ajustou a solução e ajudou a terminar a nova versão da máquina no prazo.

Resultados

Com os motores de núcleo de ferro de baixo custo e a solução "anticogging" da Kollmorgen, essa versão da máquina de corte a laser logo se tornou o produto mais vendido da empresa. Esse é apenas um exemplo de como a Kollmorgen ajudou esse parceiro a expandir suas capacidades, desempenho e liderança na indústria de corte a laser por muitas décadas. Outros exemplos selecionados incluem:

• Permitir que motores a jato sejam fabricados com centenas de milhares de pequenos orifícios de resfriamento de efusão cortados a laser para revolucionar a eficiência de combustível.
• Ajudar a empresa a mudar para uma arquitetura de barramento de comunicação EtherCAT em tempo real.
• Desenvolver um algoritmo no modo de pórtico para simplificar o ajuste dos movimentos para os braços do pórtico que devem se mover em sincronia.
• Fornecer recursos de tuning de eixo e filtragem que dobram a velocidade da frequência de acomodação da malha de velocidade em comparação com os próprios controles do parceiro, resultando em uma maior estabilidade e rendimento da máquina.
• Habilitar uma resolução de 0,0005 graus no SFD (dispositivo de feedback inteligente) do motor, a solução de feedback mais acessível da Kollmorgen usada na cortadora a laser flexível e econômica da empresa projetada para uso em produção e como protótipo.

A Kollmorgen continua a oferecer a expertise, as ferramentas e o suporte para ajudar a empresa a melhorar os designs das máquinas e acelerar o tempo de comercialização. À medida que os clientes trazem novos desafios inesperados e difíceis, a Kollmorgen ajuda a modificar e ajustar as máquinas para trabalhar de forma ideal com novos processos e materiais, garantindo um ótimo desempenho. Agora, a Kollmorgen está trabalhando com esse parceiro de corte a laser para explorar oportunidades de obter densidades de torque e potência ainda maiores em um espaço mais compacto usando o sistema Motion 2G de última geração.

“Nós admiramos a capacidade de adaptação de nosso parceiro, durante muitas décadas, para ajudar clientes do setor aeroespacial, automotivo, de dispositivos médicos, elétrico, etc. a atingir novas capacidades. Nós nos orgulhamos de fazer parte de tudo isso, oferecendo recursos de movimento necessários para cada requisito da aplicação.” - Josh Bellefeuille, Diretor de produto de motores, Kollmorgen