Los OEM de sistemas de fabricación actuales y los usuarios finales de automatización buscan constantemente avances tecnológicos que les ayuden a hacerles la vida más fácil. Las innovaciones de la Industria 4.0 han impulsado una nueva clase de tecnologías inteligentes que combinan electrónica digital e interfaces de comunicación para lograr una mayor sofisticación, funcionalidad y facilidad de uso.

A medida que más empresas manufactureras adoptan la tecnología preparada para la Industria 4.0, las tecnologías mecatrónicas inteligentes emergentes están brindando a las máquinas mayor inteligencia y versatilidad. Estos sistemas avanzados también son más fáciles de especificar, ordenar e implementar que las opciones anteriores, lo que mejora su valor para los OEM y los usuarios finales.

Comprender las capacidades de la mecatrónica inteligente puede ayudar a los ingenieros de diseño de sistemas a evaluar la mejor manera de aprovechar esta mecatrónica para hacer que sus soluciones de fabricación sean altamente competitivas.

La mecatrónica moderna es integrada y versátil.

La mecatrónica son sistemas y subconjuntos que combinan componentes mecánicos y electrónicos dispares en soluciones dedicadas a tareas específicas. En el mundo del movimiento, dos ejemplos son el montaje y transporte de productos realizado mediante sistemas mecatrónicos de movimiento lineal y robots cartesianos. El núcleo de la mecatrónica es la estrecha integración de motores electrónicos, controles, sensores y componentes lineales. La mecatrónica podría considerarse una precursora de las tecnologías de la Industria 4.0.

La mecatrónica inteligente lleva el concepto un paso más allá, adoptando la forma de soluciones completas que incorporan sensores avanzados y plataformas de control fáciles de usar para el operador. Estos sistemas producen:

• Datos en tiempo real sobre el rendimiento de la máquina
• Datos en tiempo real sobre la calidad de fabricación, según corresponda.
• Control y ejecución precisos de secuencias de movimiento.
• Seguimiento automatizado de los datos de producción y el rendimiento
• Fácil conectividad con sistemas de gestión a nivel de máquina y en toda la planta

Mecatrónica inteligente, primer paso: configuración online

La mecatrónica inteligente es más rápida y sencilla de diseñar y poner en marcha que los sistemas mecatrónicos anteriores. Esto es útil porque la mecatrónica es, por su propia naturaleza, bastante compleja: exige la consideración y el dimensionamiento simultáneos de múltiples componentes lineales, unidades, controladores e interfaces de operador... y luego su cuidadosa combinación.

El primer paso para especificar, comprar y poner en marcha una máquina mecatrónica inteligente es aprovechar las herramientas en línea accesibles a través de portales de proveedores. Estas herramientas de configuración permiten a los ingenieros construir sistemas inteligentes listos para operar "listos para usar" con una programación mínima... por lo que quizás sean más útiles para los ingenieros que tienen solo una comprensión básica de la actuación eléctrica y de potencia de fluidos (incluido el movimiento lineal) y los controles de movimiento. Los usuarios ingresan parámetros como carrera, peso de la pieza de trabajo y tiempo de ciclo, lo que luego genera un resultado que se puede verificar en el entorno CAD de la herramienta en línea. Las siguientes indicaciones de tamaño y configuración permiten especificar todos los componentes de una solución mecatrónica completa, como un robot cartesiano, una máquina de prensado o una máquina de unión, de una sola vez. Es una opción que permite a los ingenieros obtener una solución completa de un único proveedor: recibir un sistema integrado enviado con secuencias de movimiento preprogramadas listas para su implementación plug-and-produce.

Control operativo más inteligente y sencillo

La mecatrónica inteligente puede mejorar la productividad y la flexibilidad, generalmente con procesos de producción "transparentes", con sensores para monitorear el estado en tiempo real.

Basta considerar cómo algunos fabricantes ofrecen kits de funciones mecatrónicas específicas para operaciones para respaldar dicho monitoreo. Por ejemplo, un kit de funciones para una máquina de prensado podría incluir un cilindro electromecánico, servoaccionamiento, motor, controlador, sensores y software de operador para respaldar las operaciones de ensamblaje de prensado y unión. Las máquinas construidas con un kit de funciones de este tipo son fáciles de implementar, ya que los componentes vienen con software operativo preinstalado... y parametrización automática lista para ejecutarse en el servoaccionamiento, por lo que no se necesitan conocimientos de programación de control de movimiento para poner la máquina en línea. El software cuenta con una interfaz gráfica de usuario (GUI) de arrastrar y soltar que permite a los operadores crear intuitivamente secuencias de producción, como presionar rodamientos de bolas en una carcasa, por ejemplo.

Además, la máquina puede venir con un sensor de fuerza integrado para medir y realizar un seguimiento de las operaciones. Por ejemplo, dichos sensores en una aplicación de prensa de rodamientos podrían rastrear el actuador lineal para garantizar que aplique la fuerza exacta y correcta para insertar las bolas en la carcasa del rodamiento. Mientras tanto, los controles del sistema también pueden ejecutar el control de calidad asegurando que los actuadores funcionen correctamente a través de sus secuencias controladas con precisión. Como estas secuencias en una máquina prensadora normalmente se repiten cientos o incluso miles de veces por hora, el controlador del sistema registra y luego envía para almacenamiento las mediciones de cada ciclo de movimiento. Luego, los operadores pueden usar herramientas en el paquete del controlador para crear visualizaciones de los resultados del proceso. Estos podrían mapear si las fuerzas de presión excedieron o no alcanzaron los umbrales del proceso... y permitir a los operadores analizar las curvas de fuerza-desplazamiento en tiempo real en sus estaciones de trabajo. Estos datos permiten a los operadores de máquinas experimentados mantener la máxima calidad de fabricación y productividad sin necesidad de programación especializada o desarrollo de análisis de calidad por parte de ingenieros de software expertos.

Además, los datos también se pueden exportar a través de interfaces de sistema a sistemas de análisis de fabricación basados ​​en la nube o en toda la planta... lo que convierte al sistema mecatrónico inteligente en un componente integral de la plataforma Industria 4.0 de una empresa.

También se están implementando capacidades similares para otros escenarios de automatización de fábricas, incluidos sistemas de movimiento lineal como robots de manipulación cartesianos para operaciones de recogida y colocación o de transporte. Utilizan herramientas de configuración en línea similares para dimensionar y especificar todos los módulos lineales, actuadores y efectores finales, cableado, sensores, accionamientos eléctricos y controladores necesarios para sistemas de manipulación completos.

Aplicaciones de mecatrónica inteligente en acción

La mecatrónica inteligente demuestra cómo una tecnología sofisticada puede resolver problemas complejos de ingeniería de una manera más sencilla. En un escenario industrial común, los fabricantes de máquinas normalmente han intentado desarrollar sus propios conjuntos mecatrónicos ordenando e integrando componentes separados: actuadores lineales, controladores, fuentes de alimentación, efectores finales y más. Este proceso suele ser engorroso y requiere mucho tiempo.

En muchas empresas o integradores de sistemas, es común que el grupo de ingeniería mecánica sea responsable de especificar y pedir un conjunto de componentes mientras que el grupo eléctrico ordena sus componentes. Estos arreglos son más desafiantes para el departamento de compras, y el personal de ingeniería tiene la tarea de hacer que todo encaje físicamente y programarlo para garantizar que funcione según lo especificado.

El concepto de mecatrónica inteligente cambia ese paradigma y, en el proceso, libera a los ingenieros para que puedan dedicar tiempo y recursos a cuestiones de diseño más complejas y desafiantes. Sin duda, los beneficios y ventajas que ofrece la tecnología mecatrónica inteligente ayudarán a los fabricantes a construir más sistemas listos para la producción con la inteligencia y la tecnología de sensores incorporada para respaldar los requisitos de la Industria 4.0.

Aunque el concepto de mecatrónica inteligente es muy intuitivo, sigue siendo importante trabajar con proveedores de mecatrónica cuyas carteras y experiencia en ingeniería abarquen toda la gama de componentes (productos de movimiento lineal, controladores, servoaccionamientos y software de operador) necesarios para construir una mecatrónica completa y de alto rendimiento. soluciones. También es importante evaluar la calidad y la facilidad de uso de sus herramientas de configuración, para asegurarse de que la facilidad de uso prometida por los movimientos mecatrónicos inteligentes, de principio a fin, se cumpla plenamente. Esto ayuda a garantizar que los fabricantes de máquinas y los usuarios finales puedan aprovechar plenamente los beneficios de conectar y producir de la mecatrónica inteligente en sus operaciones.