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Por qué debe consultar pronto a expertos en sistemas de movimiento

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Empezar pronto: Por qué debe consultar a sus ingenieros de sistemas de movimiento al inicio de nuevos proyectos OEM

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Empezar pronto: Por qué debe consultar a sus ingenieros de sistemas de movimiento al inicio de nuevos proyectos OEM

Los motores eléctricos, junto con sus dispositivos de transmisión de potencia, realimentación y control, son fundamentales para las máquinas que dependen de ejes de movimiento. Por lo tanto, los fabricantes de equipos originales (OEM) que se embarquen en el desarrollo de un nuevo producto deben implicar a los especialistas en movimiento lo antes posible en el diseño del proyecto. Dado que el motor y su rendimiento tienen un gran impacto en el diseño general del equipo, la inclusión temprana de los expertos en sistemas de movimiento optimizará el rendimiento del equipo y también agilizará el desarrollo del proyecto. Este es especialmente el caso de los equipos de precisión que requieren un motor y un sistema de movimiento en miniatura.

LOS MOTORES EN MINIATURA PERMITEN UN CONTROL MÁS PRECISO

Al controlar el par, la velocidad, la aceleración y la posición del eje, el motor eléctrico es el componente fundamental que da vida a una gran variedad de sistemas, desde robots quirúrgicos hasta máquinas industriales. Algunas de estas aplicaciones no requieren más de 1 kilovatio (kW) de potencia, por lo que necesitan sistemas de movimiento pequeños y ligeros.

Los sistemas de movimiento compactos -que suelen generar menos de 1 kW y medir unos 90 milímetros (mm) o menos de diámetro- deben cumplir a menudo complejos requisitos de aplicación. Los motores y sistemas de control que guían satélites o accionan las articulaciones de un robot quirúrgico, por ejemplo, deben ofrecer una precisión milimétrica. Del mismo modo, los motores que controlan equipos médicos, como los sistemas de infusión a pacientes, deben garantizar una fiabilidad absoluta. Esta fiabilidad también es un requisito típico de las aplicaciones militares de misión crítica.

Sea cual sea el equipo, el diseño de un sistema de movimiento requiere una cuidadosa consideración. Estos aspectos influirán en la capacidad del equipo para cumplir sus tareas de acuerdo con los requisitos de velocidad y precisión de la aplicación. También afectarán al tamaño y peso finales del equipo, así como a su tiempo de comercialización y costes de desarrollo, por lo que es muy beneficioso para los fabricantes de equipos originales contar con los expertos en sistemas de movimiento en la fase más temprana posible de un nuevo proyecto.

INCLUIR A LOS EXPERTOS EN SISTEMAS DE MOVIMIENTO EN LA FASE DE IDEACIÓN

Cuando los ingenieros de los OEM se centran en el desarrollo de conceptos, y preferiblemente cuando aún están en la fase de ideación del producto, deben tener en cuenta el sistema de movimiento. Incluso si las discusiones sólo incluyen suposiciones generales sobre el diseño del sistema de movimiento, consultar a los ingenieros del sistema de movimiento en este punto garantizará que las opciones de diseño posteriores no se vean limitadas. Cada proyecto OEM tiene unos objetivos de diseño que están, más o menos, grabados en piedra. Estos atributos suelen estar relacionados con la precisión, la velocidad y la fiabilidad, que dependen en gran medida del sistema de movimiento. La participación temprana de los ingenieros de sistemas de movimiento garantizará en última instancia que estos objetivos finales se cumplan de la forma más eficaz.

Por supuesto, si los fabricantes de equipos originales actúan por su cuenta, sus primeras decisiones sobre el sistema de movimiento se basarán en productos estándar, lo que limitará el diseño general del equipo. Aunque pueden cambiar las especificaciones de la solución de movimiento en una fase posterior, este trabajo adicional retrasará la comercialización y generará costes adicionales.

ESTABLECER LAS ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA DE MOVIMIENTO EN LA FASE DE CONCEPTO

En la fase de concepto, los ingenieros de los fabricantes de equipos originales formalizan su diseño general y suelen incluir una solución de movimiento estándar como prueba de concepto. A menudo, los ingenieros de OEM que trabajan solos utilizan un sistema de movimiento sobredimensionado para ampliar el margen de seguridad de par y velocidad. Aunque este enfoque puede ayudar a los ingenieros a centrarse en el rendimiento operativo necesario, también significa que deben reducir la elección final del sistema de movimiento para cumplir los parámetros óptimos de masa, dimensiones y eficiencia energética.

Una forma de identificar antes los requisitos de rendimiento más precisos es medir la corriente en el dispositivo en toda su gama de puntos de trabajo de carga y velocidad, incluidos todos los ciclos potenciales y los picos de trabajo necesarios. Con la ayuda de los ingenieros de sistemas de movimiento, este enfoque permitirá a los fabricantes de equipos originales determinar con mayor precisión el tamaño necesario del motor y la reducción de engranajes requerida para lograr el equilibrio óptimo entre velocidad, par e inercia. Durante esta fase, el OEM también debe especificar el dispositivo de realimentación, incluida su posición en el diseño y el controlador del accionamiento del motor.

La confirmación de estos aspectos del diseño en la fase de concepción también informará a los fabricantes de si un diseño estándar puede cumplir sus objetivos o si es necesario personalizarlo. El resultado de esta decisión tendrá un gran impacto en el tiempo y el coste totales del proyecto.

CONFIRMAR EL DISEÑO DEL SISTEMA DE MOVIMIENTO ANTES DE LA FASE DE VIABILIDAD

La fase de viabilidad suele ser el periodo más largo del diseño de un proyecto. Sin embargo, en este punto, el factor de forma del sistema de movimiento y los requisitos de rendimiento no deberían cambiar de forma significativa, siempre y cuando el OEM ya haya tomado las decisiones adecuadas durante las fases anteriores. En cambio, los ingenieros de sistemas de movimiento deben aprovechar la fase de viabilidad para ajustar su solución de movimiento y optimizar el rendimiento y la eficacia del sistema.

Si el diseño del sistema de movimiento no se ha confirmado en una fase anterior, las decisiones que se tomen ahora -que pueden implicar el tamaño o el tipo de motor, la transmisión de potencia, la retroalimentación y los dispositivos de control- podrían requerir un reajuste significativo del equipo y la integración. Este resultado añadirá inevitablemente tiempo y costes innecesarios al desarrollo del proyecto.

Involucrar a especialistas en sistemas de movimiento en las primeras fases agilizará el proceso general de desarrollo, mejorando los plazos de comercialización y reduciendo los costes de ingeniería. Y lo que es más importante, colaborar con un diseñador de sistemas de movimiento desde el principio es el enfoque más eficaz para optimizar el rendimiento de los equipos y cumplir los objetivos de diseño.

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