الهيكل والمكونات والأسلاك الإلكترونية وقابلية الصيانة.

إن الجمع بين الهندسة الميكانيكية والكهربائية وهندسة البرمجة والتحكم ليس بالأمر السهل. لكن دمج التقدم التكنولوجي والتركيز على هذه المجالات الخمسة يمكن أن يبسط العملية ويضمن سهولة الميكاترونكس.

لقد أدت دورات تطوير المنتجات سريعة الخطى اليوم والتقدم السريع في التكنولوجيا إلى زيادة الحاجة إلى المزيد من الهندسة متعددة التخصصات. حيث كان بإمكان المهندس الميكانيكي التركيز فقط على الأجهزة، والمهندس الكهربائي على الأسلاك ولوحات الدوائر، ومهندس التحكم على البرامج والبرمجة الخوارزمية، فإن مجال الميكاترونكس يجمع هذه المجالات معًا مما يخلق التركيز على حل الحركة الكامل. يؤدي التقدم في المجالات الثلاثة وتكاملها معًا إلى تبسيط تصميم الميكاترونكس.

وهذا التبسيط هو الذي يدفع التقدم في مجال الروبوتات والأنظمة الديكارتية متعددة المحاور للاستخدامات الصناعية والتصنيع، والأتمتة للأسواق الاستهلاكية في الأكشاك وأنظمة التسليم، إلى جانب القبول السريع للطابعات ثلاثية الأبعاد في الثقافة السائدة.

فيما يلي خمسة عوامل رئيسية تؤدي، عند تجميعها معًا، إلى تصميم أسهل للميكاترونكس.

1. الأدلة الخطية المتكاملة والهيكل

في تصميم الماكينات، كانت مجموعات المحامل والتوجيه الخطي موجودة لفترة طويلة، لدرجة أنه غالبًا ما يتم التعامل مع آليات نظام الحركة كفكرة لاحقة. ومع ذلك، فإن التقدم في المواد والتصميم والميزات وطرق التصنيع يجعل من المفيد النظر في خيارات جديدة

على سبيل المثال، تعني المحاذاة المُصممة مسبقًا والمضمنة في القضبان المتوازية أثناء عملية التصنيع تكلفة أقل بسبب وجود مكونات أقل ودقة أكبر ومتغيرات أقل تعمل على طول السكة. تعمل هذه القضبان المتوازية أيضًا على تحسين عملية التثبيت نظرًا للتخلص من أدوات التثبيت المتعددة والمحاذاة اليدوية.

في الماضي، كان الأمر بمثابة ضمان تقريبًا أنه مهما كان نظام التوجيه الخطي الذي يختاره المهندس، فإنه سيتعين عليه أيضًا التفكير في تركيب اللوحات أو قضبان الدعم أو الهياكل الأخرى لتحقيق الصلابة المطلوبة. تدمج المكونات الأحدث هياكل الدعم في السكة الخطية نفسها. يؤدي هذا التحول من تصميم المكونات الفردية إلى التصميمات الهندسية المكونة من قطعة واحدة أو التجميعات الفرعية المتكاملة إلى تقليل عدد المكونات، مع تقليل التكلفة والعمالة أيضًا.

2. مكونات نقل الطاقة

يعد اختيار آلية القيادة الصحيحة أو مكونات نقل الطاقة أحد العوامل أيضًا. تبدأ عملية الاختيار، التي تتضمن الموازنة بين السرعة المناسبة وعزم الدوران والأداء الدقيق مع المحرك والإلكترونيات، بفهم النتائج التي يمكن أن ينتجها كل نوع من أنواع المحركات.

يشبه إلى حد كبير ناقل الحركة في السيارة التي تعمل بالعتاد الرابع، فإن محركات الحزام تناسب التطبيقات التي تتطلب سرعات قصوى على الأشواط الممتدة. على الطرف الآخر من طيف الأداء توجد مسامير كروية ومسامير تشبه السيارة ذات السرعة الأولى والثانية سريعة الاستجابة. إنها توفر عزم دوران جيدًا بينما تتفوق في البداية السريعة والتوقف وتغيير الاتجاه. يوضح الرسم البياني الاختلافات بين سرعة السيور وعزم دوران البراغي.

على غرار تطورات السكك الحديدية الخطية، تعد المحاذاة الهندسية مسبقًا مجالًا آخر تم فيه تطوير تصميم المسمار اللولبي لتوفير إمكانية تكرار أكبر في التطبيقات الديناميكية. عند استخدام قارنة التوصيل، انتبه إلى محاذاة المحرك والمسمار للتخلص من "التذبذب" الذي يقلل من الدقة والعمر الافتراضي. في بعض الحالات، يمكن إزالة قارنة التوصيل تمامًا وتثبيت المسمار مباشرة على المحرك، ودمج المكونات الميكانيكية والكهربائية مباشرة، وإزالة المكونات، وزيادة الصلابة والدقة، مع تقليل التكلفة.

3. الالكترونيات والأسلاك

تشتمل التكوينات التقليدية للإلكترونيات في تطبيقات التحكم في الحركة على ترتيبات أسلاك معقدة، إلى جانب الخزانات وأجهزة التثبيت لتجميع جميع المكونات وإيواءها. والنتيجة هي في كثير من الأحيان نظام غير محسّن مع صعوبة تعديله وصيانته.

توفر التقنيات الناشئة مزايا النظام من خلال وضع برنامج التشغيل ووحدة التحكم ومكبر الصوت مباشرة على محرك "ذكي". لا يتم التخلص من المساحة اللازمة لإيواء المكونات الإضافية فحسب، بل يتم أيضًا تقليل العدد الإجمالي للمكونات وتبسيط عدد الموصلات والأسلاك، مما يقلل من احتمالية الخطأ مع توفير التكلفة والعمالة.

4. مصممة للتصنيع (DFM)

• بين قوسين

إلى جانب سهولة تجميع السكك الحديدية للتصميمات المتكاملة، تزيد الخبرة والتقنيات الناشئة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد من قدرتك على إنشاء نماذج أولية للتجميعات الميكاترونيكية والروبوتية وفقًا لمعايير سوق دبي المالي. على سبيل المثال، غالبًا ما كانت أقواس التوصيل المخصصة لأنظمة الحركة مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً للمعالجة من خلال غرفة الأدوات أو ورشة التصنيع. اليوم، تتيح لك الطباعة ثلاثية الأبعاد إنشاء نموذج CAD، وإرساله إلى الطابعة ثلاثية الأبعاد، والحصول على جزء نموذج قابل للاستخدام في جزء صغير من الوقت وبجزء بسيط من التكلفة.

• التوصيل

مجال آخر من سوق دبي المالي تم تغطيته بالفعل هو استخدام المحركات الذكية التي تضع الإلكترونيات مباشرة على المحرك، مما يجعل التجميع أسهل. بالإضافة إلى ذلك، فإن التقنيات الأحدث التي تدمج الموصلات والكابلات وإدارة الكابلات في حزمة واحدة، تعمل على تبسيط عملية التجميع وتلغي الحاجة إلى حاملات الكابلات التقليدية الثقيلة من نوع السلسلة البلاستيكية.

5. قابلية الصيانة على المدى الطويل

لا تؤثر التقنيات الحديثة والتطورات في التصميم على قابلية التصنيع الأولية فحسب، بل يمكن أن تؤثر أيضًا على قابلية الصيانة المستمرة للنظام. على سبيل المثال، يؤدي نقل وحدة التحكم ومحرك الأقراص على متن المحرك إلى تبسيط عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها التي قد تكون مطلوبة. الوصول إلى المحرك والإلكترونيات مرتب ومباشر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن الآن ربط العديد من الأنظمة بالشبكة مما يسمح بالوصول من أي مكان تقريبًا لإجراء التشخيص عن بعد.