تعد أنظمة التحكم في الحركة التي تستخدم طاقة أقل ويمكن تشغيلها بواسطة الموارد المتجددة أمرًا أساسيًا للمعدات الموفرة للطاقة وتشكل جزءًا من استراتيجية الشركة المستدامة.

التحول الرقمي

يتفاعل المصنعون اليوم مع الأتمتة الرقمية وواجهات المستخدم التفصيلية في حياتهم اليومية ويتوقعون نفس القدرة الرقمية من الأنظمة الصناعية. بينما تقوم الشركات بتحويل عملياتها رقميًا، فإنها ترى فوائد حقيقية وموثوقة.

تقوم أجهزة الاستشعار المدمجة في الأجهزة بتتبع درجة الحرارة والموضع والحمل والتآكل بشكل مستمر في الوقت الفعلي. إن المراقبة والتكوين التلقائي والتشخيص وبيانات العملية المجمعة المقدمة في لوحات المعلومات تمنح المشغلين الرؤية التي يحتاجون إليها لاتخاذ قرارات واثقة ومستنيرة. تتيح أنظمة التحكم في الحركة المتصلة للمشغلين تحليل أداء الإنتاج واستخدام الطاقة والموثوقية.

إن الوصول إلى هذه الرؤى عبر لوحات المعلومات يمكّن الشركات المصنعة من التحكم بشكل أفضل في عملياتها وتحسينها باستمرار وفي النهاية إنتاجها.

المنافسة في السوق

بين نقص العمالة وقضايا سلسلة التوريد، لم يكن الأمر أكثر صعوبة بالنسبة للشركات للحفاظ على ميزة تنافسية. بالإضافة إلى ذلك، فإن التحول الرقمي للتصنيع الصناعي والتقنيات المتقدمة التي تقوده قد أتاح للشركات التي تستثمر فيها تحسين عملياتها بشكل كبير.

هناك حاجة أكبر من أي وقت مضى إلى البقاء مرنًا عند الاستجابة لاحتياجات السوق المتغيرة وتلبية طلب العملاء بشكل موثوق للبقاء في طليعة السوق. يجب على الشركات المصنعة تقليل وقت توقف الماكينة عن العمل وزيادة الإنتاج إلى الحد الأقصى، كما أن دمج حلول الأتمتة الهجينة المتصلة يمكن أن يساعد في تحسين موثوقية الماكينة ووقت تشغيلها.

لتحسين استخدام الطاقة وتعزيز العمليات والبقاء في المقدمة في صناعاتها، تبحث الشركات عن حزمة كاملة للتحكم في الحركة. يدرك كبار موردي التكنولوجيا ذلك وقد طوروا مجموعة من الحلول المتقدمة والمتكاملة التي تجمع بين محركات المؤازرة والمحركات والمشغلات الكهربائية، بالإضافة إلى علم الخصائص الهوائية.

تتمتع الشركات المصنعة للمعدات الأصلية بفرصة كبيرة لدمج أنظمة التشغيل الآلي الهجينة في تصميمات الماكينات التي تتوافق بشكل أفضل مع احتياجات واهتمامات عملائها وتلبيها بشكل أفضل.

الأتمتة وتصميم الآلات المعاصرة

إحدى الطرق التي تتغلب بها الشركات على التحديات وتزيد الإنتاج هي من خلال دمج آلات أصغر وأكثر تطوراً في خطوط الإنتاج الخاصة بها. تتيح البصمات الأصغر حجمًا إمكانية احتواء عدد أكبر من الآلات في نفس مساحة الإنتاج، ويمكن لتقنية التحكم في الحركة المتقدمة أن تجعل من الممكن أتمتة المهام عالية الدقة بدءًا من التجميع وحتى فحص المنتج النهائي.

يسعى المصنعون أيضًا إلى الحصول على تكنولوجيا التحكم في الحركة من خلال: دقة أفضل لمنع الهدر؛ أوقات دورات أقصر لزيادة الإنتاج؛ ومرونة أكبر في الموضع للسماح للمشغلين بتغيير برامج الماكينة بضغطة زر واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام الآلات التي تتمتع بهذه الميزات إلى زيادة الإنتاج في وقت أقل وتحسين الاستدامة وخفض التكاليف.

كيفية اختيار التحكم في الحركة الهوائية أو الكهربائية أو الهجينة

هناك العديد من عروض التحكم في الحركة المتاحة، وقد يكون من المربك معرفة كيفية الاختيار من بينها. متى يستخدم مصنعو المعدات الأصلية الأجهزة الكهربائية، ومتى يستخدمون الهواء المضغوط، ومتى يستخدمون كليهما؟

هناك العديد من العوامل والمخاوف التي يجب مراعاتها عند اختيار حلول الحركة:

1. هل تلبي متطلبات الأداء والمرونة والدقة للتطبيق؟
2. ما هي تكاليف التشغيل الأولية وتكاليف الصيانة المستمرة؟
3. كيف تؤثر على كفاءة استخدام الطاقة في الماكينة؟
4. كيف سيتم دمج المنتجات المتحركة مع الأجهزة الأخرى؟
5. هل يمكنهم جمع البيانات وتحليل سلامة الجهاز؟
6. هل سيجعلون تصميم الآلة أسهل وأسرع؟
7. ما هو منحنى التعلم للتكنولوجيا الجديدة؟

يتميز كل من التحكم الهوائي والكهربائي في الحركة بمزايا مميزة، اعتمادًا على احتياجات التطبيق، وقد يستفيد التطبيق من أحدهما أو كليهما. بالنسبة لبعض التطبيقات، يكون من الواضح تمامًا ما هو الأفضل. بالنسبة لآلية بسيطة لدفع الصناديق خارج الناقل، فإن الأسطوانة الهوائية هي الأكثر منطقية. ومع ذلك، إذا كان يجب فرز هذه الصناديق إلى خطوط أو مواضع مختلفة على الناقل، يلزم وجود مشغل كهربائي بمواضع متعددة.

وفي التطبيقات الأكثر تعقيدًا، قد يكون الاختيار غير واضح. وهذه علامة على أن التطبيقات قد تحصل على أكبر فائدة من استخدام كليهما. يمكن للأسطوانات الكهروميكانيكية استخدام الهواء المضغوط عبر موصل هوائي لإغلاق الهواء في تطبيقات التعبئة. في أنظمة التجميع، يمكن للنظام الخطي الكهربائي متعدد المحاور استخدام قابض هوائي. ويمكن للمحور الخطي الكهربائي الذي يعمل في الاتجاه الرأسي استخدام أسطوانة هوائية لتعويض الوزن.

تسمح الأتمتة عبر التكنولوجيا لمصنعي المعدات الأصلية بتسخير نقاط القوة التكميلية لكل من تكنولوجيا التحكم في الحركة الهوائية والكهربائية في نفس التطبيق ونقل الفوائد إلى عملائهم.

دعونا نلقي نظرة على نقاط القوة في كل تقنية لفهم كيفية العمل معًا بشكل أفضل:

التحكم في الحركة الهوائية

يتم تحقيق الحركة الهوائية باستخدام غاز مضغوط للعمل فعليًا على آلية لإنتاج الحركة المطلوبة. لقد أثبتت الحلول الهوائية قدرتها على توفير تشغيل قوي للأجهزة والتصميم والتركيب، وعادة ما يكون هناك عدد أقل من المكونات التي يجب تغييرها أو استبدالها عند ترقية نظام هوائي مقارنة بالنظام المؤازر.

المثال الأكثر شيوعًا للتحكم في الحركة الهوائية هو الأسطوانة ذات المكبس الداخلي، والتي تنتج حركة خطية. قد يكون هذا هو السبب وراء اعتبار علم الخصائص الهوائية في كثير من الأحيان تقنية حركة منفصلة، ​​وهي مفيدة فقط لتمديد الآلية بالكامل أو سحبها.

ومع ذلك، أدى الابتكار المستمر الذي يقوده موردو تكنولوجيا التحكم في الحركة إلى توسيع ما هو ممكن. على سبيل المثال، يمكن تحقيق الحركة الدورانية المستمرة باستخدام مشغلات ربع دورة.

تتوفر أيضًا أجهزة استشعار وعناصر تحكم في التدفق لمراقبة التشغيل وتحسينه، بينما يتيح التحكم في الضغط التفاضلي للمعدات تحقيق تحديد موضع هوائي مستمر. باستخدام صمامات الملف اللولبي للتشغيل/الإيقاف الكهربائية الصغيرة نسبيًا أو صمامات تحديد المواقع المعدلة، يتم تطبيق ضغط متحكم فيه مقابل ضغط خلفي ثابت.

يمكن للمشغلين التحكم في الموضع يدويًا باستخدام الأزرار والمفاتيح أو تلقائيًا باستخدام وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أو وحدة التحكم الحلقية.

التحكم في الحركة الكهربائية

تشتهر المحركات الكهربائية المدمجة مع المحركات المؤازرة بالسرعة العالية والدقة والكفاءة وتحقق الحركة عن طريق تحويل الكهرباء إلى حركة دورانية أو خطية. تتضمن أنظمة الحلقة المغلقة هذه عادةً مكونات أكثر تعقيدًا، مثل وحدة التحكم في الحركة، ومحرك مؤازر، والمحرك، ومستشعر التغذية المرتدة، وممارسات التصميم من حلول الحركة الهوائية.

يرتبط كل محرك مؤازر بمحرك واحد يتبع الإشارات المطلوبة التي توفر الوظيفة المطلوبة ويمكن أن توفر تحديد موضع دقيق وسرعات زاوية دقيقة وملفات تعريف تسارع متغيرة. مع هذا النطاق، يمكن لأنظمة المؤازرة توفير التحكم في الحركة الموضعية لمختلف التطبيقات، بدءًا من ذراع الروبوت وحتى الناقلات الدوارة باستمرار.

نظرًا لأن محركات الأقراص المؤازرة ووحدات التحكم عبارة عن أجهزة معالجة دقيقة، فإنها تتمتع بمستوى عالٍ وفطري من الوظائف الموجودة على اللوحة ويمكنها تقديم ميزات التشخيص وتسجيل البيانات المحلية والبعيدة مباشرةً للوحات المعلومات.

يمكن أن يساعد اتصال PLCs ووحدات التحكم الأخرى بأنظمة الحركة المؤازرة مصنعي المعدات الأصلية على تحقيق تحكم ومزامنة أكثر تقدمًا في الحركة. تشمل الوظائف المتخصصة تحديد المواقع بدقة عالية مع إمكانية التكرار دون الميكرون، والكاميرا الإلكترونية والتروس الإلكترونية ويمكن أن تفيد التطبيقات الأكثر تعقيدًا، مثل الآلات والروبوتات ومعدات التصنيع.

على سبيل المثال، يمكن لخط التعبئة والتغليف الترقية من أقراص الكامة الميكانيكية إلى نظام الحركة المؤازرة بأقراص الكامة الكهربائية. في حين أن تغيير التنسيق باستخدام الأقراص الميكانيكية أمر معقد ويستغرق وقتًا طويلاً ويعرض للخطأ، فإن تحويل الآلة باستخدام أقراص الكاميرا الكهربائية يحدث بلمسة زر واحدة. وهذا يوفر الوقت ويحسن الدقة ويقلل الخردة ويقلل التكاليف.

التحكم في الحركة الهجينة

يمكن لنظام الأتمتة الهجين الكهربائي الهوائي أن يساعد الشركات المصنعة على تطبيق التقنيات المناسبة لكل وظيفة محددة. عندما تكون الاستدامة ومرونة الموضع والدقة والاستقرار والتشغيل الهادئ والاتصال والمراقبة هي الأكثر أهمية، فإن الحركة الكهربائية تتمتع بمزايا رائعة. عندما تكون التطبيقات ذات مساحة محدودة، أو تتطلب تشغيلًا قويًا أو تتطلب تصميمًا وتركيبًا وتشغيلًا سريعًا، فإن التحكم في الحركة الهوائية هو الخيار الأفضل.

تشتمل خطوط الإنتاج في معظم مرافق التصنيع على أنواع مختلفة من معدات OEM، مع نقل المنتج بين الآلات على طول ناقلات النقل والتراكم. توفر هذه الخطوط العديد من الفرص لدمج الحركة الخطية الهوائية والكهربائية.

على سبيل المثال، يشتمل خط إنتاج تعبئة المشروبات النموذجي على الوظائف التالية: زجاجات النفخ القابلة للتمدد، وتعبئة الزجاجات وتغطيتها، والنقل والتراكم، ووضع ملصقات على الزجاجات، وفحص التعبئة والتسمية، وتغليف الزجاجات في علب، وعلب على منصات نقالة وتغليفها بالانكماش. تستفيد عمليات النفخ والنفخ والصناديق القابلة للطي وتطبيق الغراء من الحركة الهوائية، بينما يستفيد نقل الزجاجات ووضعها داخل معدات الحشو ووضع العلامات من الحركة المؤازرة.

تستفيد ناقلات النقل البسيطة وأنظمة منصات التحميل من كلا شكلي الحركة: يمكن تشغيل الناقلات بواسطة محركات كهربائية، ويمكن تشغيل توقفات المنتج والبوابات باستخدام التشغيل الهوائي. يمكن تحقيق التعامل مع الحالات السائبة باستخدام علم الخصائص الهوائية، في حين يمكن التحكم في الاستيفاء وتعديلات الموضع الدقيقة باستخدام الحركة المؤازرة.

مزايا أنظمة الأتمتة الهجينة

يقدم الآن كبار موردي تكنولوجيا التحكم في الحركة حزمًا متكاملة من الحلول تتضمن التحكم في الحركة الكهربائية أو الهوائية أو الهجينة. تتميز هذه الحلول الشاملة بأجهزة ذكية على المستوى الميداني، والتحكم في الحركة، والتحكم في الماكينة والتحليلات.

تشتمل الخيارات الهوائية على أسطوانة هوائية ونظام صمام ووحدة تحكم وتحليلات ولوحة معلومات عبر البوابة، بينما تشتمل الخيارات الكهربائية على مشغل خطي كهربائي ومحرك مؤازر ومحرك ووحدة تحكم ولوحة معلومات عبر البوابة. في حين أن كلا التقنيتين توفران لوحات معلومات، فإن البيانات متاحة مباشرة من محرك سيرفو وتتطلب الأنظمة الهوائية إضافة أجهزة استشعار.

تتمتع الحلول الكاملة والمتكاملة مثل هذه بالعديد من الفوائد لكل من مصنعي المعدات الأصلية وعملائهم. نظرًا لأنه تم تصميمها وتجميعها بالفعل، يمكن لأنظمة الأتمتة الهجينة تبسيط عمليات الشراء والتطوير والتشغيل. بخلاف ذلك، يجب على مصنعي المعدات الأصلية الحصول على المكونات بشكل منفصل ومطابقتها وهندستها بأنفسهم. لا يستغرق هذا وقتًا أطول ويضيف تعقيدًا إلى سلسلة التوريد فحسب، بل يمكن أن يؤدي إلى مشكلات في الحجم.

توفر أنظمة الأتمتة الهجينة أيضًا المرونة التي تتيح لمصنعي المعدات الأصلية تصميم آلات يمكنها إنتاج مجموعة من أنواع المنتجات، وتقليل وقت التغيير وتلبية المتطلبات المتغيرة على مدار الوقت. نظرًا لأن العديد من الشركات تواجه ضغوطًا مستمرة لزيادة الإنتاجية مع خفض تكاليف التشغيل، فقد يؤدي ذلك إلى تقليل عمليات الإنتاج وزيادة استخدام الماكينة وإطالة عمر المعدات.

من خلال إعادة التكوين الإلكتروني للتحكم في الحركة، يمكن للمشغلين تغيير ملفات تعريف الحركة بسرعة، وتوفر بعض الأنظمة تصميمًا مقاومًا للمستقبل ومجهزة بميزات يمكن تنفيذها الآن أو في الأجيال القادمة من الآلات. لتزويد العملاء بأعلى مستوى من المرونة، ابحث عن الأنظمة التي تحتوي على مشغلات كهربائية متعددة الاستخدامات تغطي نطاقًا واسعًا من متطلبات التطبيقات.

بالإضافة إلى الحفاظ على قدرتها التنافسية، يمكن لأنظمة الأتمتة الهجينة تحسين استدامة الشركة المصنعة. يمكن لهذه الأنظمة توفير كفاءة أفضل للآلة وتقليل الخردة، مما يؤدي بدوره إلى تقليل استهلاك الموارد والتكاليف. يمكن لكفاءة استخدام الطاقة أن تجعل من الممكن تحقيق أهداف الاستدامة بشكل أفضل، في حين يمكن أن يؤدي توفير التكاليف إلى تقليل التكلفة الإجمالية للملكية. لمزيد من التكرار والتوحيد، من المهم البحث عن نظام ذو حركة خطية كهربائية يوفر أعلى مستويات الموثوقية والدقة.

مرونة وكفاءة وأداء أكبر

يمكن لمصنعي المعدات الأصلية تحديد ما إذا كان نظام التشغيل الآلي المختلط سيفيد أحد التطبيقات من خلال تقييم عوامل التطبيق الرئيسية، بما في ذلك:

1. استهلاك الطاقة،
2. التكاليف التشغيلية،
3. مرونة الموقف،
4. الدقة،
5. الاهتزاز والضوضاء،
6. كاب-إكس،
7. الاتصال،
8. الحجم،
9. التثبيت و
10. وقت التشغيل والمتانة.

لتحديد الحلول الأكثر ملاءمة التي تحقق النتائج المرجوة، من المهم جدًا العمل مع شريك خبير في التحكم في الحركة والتحول الرقمي مع مجموعة شاملة من التقنيات وخيارات الحجم. يمكن لشريك مثل هذا أن يساعد مصنعي المعدات الأصلية في توفير الحلول وتقديم الدعم على المدى الطويل.

مع أنظمة الأتمتة الهجينة، لا يتعين على الشركات الاختيار بين الأداء والمرونة والاستدامة والاتصال والتكلفة. يمكنهم الحصول على كل شيء - حركة خطية دقيقة وقوية، ومرونة لتلبية متطلبات الإنتاج المتغيرة، والبيانات والرؤى لزيادة الإنتاج إلى الحد الأقصى، والاستهلاك الأمثل للطاقة، وخفض التكلفة الإجمالية للملكية.