Estructura, componentes, cableado electrónico, mantenibilidad.

Reunir la ingeniería mecánica, eléctrica, de programación y control no es fácil. Pero la integración de la tecnología avanza y centrarse en estas cinco áreas puede simplificar el proceso y garantizar que Mechatronics sea fácil.

Los ciclos de desarrollo de productos de ritmo rápido de hoy y los rápidos avances en tecnología han impulsado la necesidad de una mayor ingeniería interdisciplinada. Donde una vez que el ingeniero mecánico podría concentrarse únicamente en el hardware, el ingeniero eléctrico en las placas de cableado y circuito, y el ingeniero de control en el software y la programación algorítmica, el campo de la mecatrónica reúne estas áreas creando un enfoque para una solución de movimiento completa. Avances en la integración de los tres campos juntos, racionalizar el diseño de Mechatronics.

Es esta simplificación la que impulsa los avances en robótica y sistemas cartesianos de múltiples eje para usos industriales y fabricación, automatización para los mercados de consumo en quioscos y sistemas de entrega, junto con la rápida aceptación de las impresoras 3D en la cultura convencional.

Aquí hay cinco factores clave que, cuando se unen, dan como resultado un diseño de mechatronics más fácil.

1. Guías lineales integradas y estructura

En el diseño de la máquina, los conjuntos de guías lineales y de rodamiento han existido tanto tiempo, que a menudo la mecánica de un sistema de movimiento se trata como una ocurrencia tardía. Sin embargo, los avances en materiales, diseño, características y métodos de fabricación hacen que valga la pena considerar nuevas opciones

Por ejemplo, la alineación pre-diseñada integrada en rieles paralelos durante el proceso de fabricación significa menos costo debido a menos componentes, mayor precisión y menos variables en juego durante la longitud de un riel. Tales rieles paralelos también mejoran la instalación porque se eliminan múltiples sujetadores y alineación manual.

En el pasado, era casi una garantía de que cualquier sistema de guía lineal seleccionado, también tendría que considerar placas de montaje, rieles de soporte u otras estructuras para la rigidez necesaria. Los componentes más nuevos integran estructuras de soporte en el riel lineal en sí. Este cambio del diseño de componentes individuales a diseños de una pieza diseñados o subconjuntos integrados reduce la cantidad de componentes, al tiempo que reduce los costos y la mano de obra.

2. Componentes de transmisión de energía

Seleccionar el mecanismo de accionamiento correcto o los componentes de transmisión de potencia también es un factor. El proceso de selección, que implica equilibrar la velocidad, el torque y el rendimiento de precisión correctos con el motor y la electrónica, comienza a comprender qué resultados puede producir cada tipo de unidad.

Al igual que la transmisión en un automóvil que funciona en la cuarta marcha, el cinturón impulsa aplicaciones donde se requieren velocidades superiores sobre trazos de longitud extendida. En el extremo opuesto del espectro de rendimiento se encuentran los tornillos de pelota y plomo que se parecen más a un automóvil con una potente equipo de primera y segunda marcha. Ofrecen un buen par mientras se destacan en los inicios rápidos, las paradas y el cambio de dirección. El gráfico muestra las diferencias entre la velocidad de los cinturones y el par de los tornillos.

Similar a los avances lineales del ferrocarril, la alineación pre-diseñada es otra área donde el diseño del tornillo de plomo ha avanzado para ofrecer una mayor repetibilidad en aplicaciones dinámicas. Cuando use un acoplador, preste atención al motor y la alineación del tornillo para eliminar el "bamboleo" que reduce la precisión y la vida. En algunos casos, el acoplador se puede eliminar por completo y el tornillo fijado directamente al motor, fusionando directamente la mecánica y la electricidad, eliminando los componentes, aumentando la rigidez y la precisión, al tiempo que reduce el costo.

3. Electrónica y cableado

Las configuraciones convencionales para las aplicaciones de control de electrónica en movimiento incluyen arreglos de cableado complicados, junto con los gabinetes y el hardware de montaje para ensamblar y albergar todos los componentes. El resultado es a menudo un sistema que no está optimizado junto con ser difícil de ajustar y mantener.

Las tecnologías emergentes ofrecen ventajas del sistema colocando el controlador, el controlador y el amplificador directamente en un motor "inteligente". No solo se elimina el espacio para albergar los componentes adicionales, sino que el recuento general de componentes se recorta y el número de conectores y cableado se simplifica, reduciendo el potencial de error al ahorrar costos y mano de obra.

4. Diseñado para la fabricación (DFM)

• Bracketización

Junto con un ensamblaje ferroviario más fácil de diseños integrados, experiencia y tecnologías emergentes, como la impresión 3D, aumentan su capacidad para crear conjuntos prototipos de ensamblajes mecánicos y robóticos a los estándares DFM. Por ejemplo, los soportes de conector personalizados para los sistemas de movimiento a menudo han sido costosos y llevan mucho tiempo procesarse a través de una sala de herramientas o un taller de fabricación. Hoy, la impresión 3D le permite crear un modelo CAD, enviarlo a la impresora 3D y tener un modelo utilizable en una fracción del tiempo y una fracción del costo.

• Conectorización

Otra área de DFM que ya se ha cubierto es el uso de motores inteligentes que colocan la electrónica directamente en el motor, lo que facilita el ensamblaje. Además de esto, las tecnologías más nuevas que integran conectores, cableado y gestión de cables en un solo paquete, simplifican el ensamblaje y eliminan la necesidad de portadores de cables de cadena de plástico tradicionales, pesados.

5. Mantenibilidad a largo plazo

Las tecnologías y avances más nuevas en el diseño no solo afectan la capacidad de fabricación hacia arriba, sino que también pueden influir en la mantenibilidad continua de un sistema. Por ejemplo, mover el controlador y la unidad a bordo del motor simplifica cualquier solución de problemas que pueda ser necesaria. El acceso al motor y la electrónica no está esclarado y directo. Además, muchos sistemas ahora se pueden conectar en red que permiten el acceso desde prácticamente cualquier ubicación para realizar diagnósticos remotos.