Rakenne, komponentit, elektroniikkajohdotus, huollettavuus.

Mekaanisen, sähköisen, ohjelmoinnin ja ohjaustekniikan yhdistäminen ei ole vaivatonta. Mutta teknologian edistyksen integroiminen ja keskittyminen näihin viiteen alueeseen voivat yksinkertaistaa prosessia ja varmistaa, että mekatroniikka on helppoa.

Nykypäivän nopeatempoiset tuotekehityssyklit ja nopea teknologian kehitys ovat lisänneet tarvetta poikkitieteelliselle suunnittelulle. Kun mekaniikkainsinööri saattoi keskittyä vain laitteistoon, sähköinsinööri johdotukseen ja piirilevyihin ja ohjausinsinööri ohjelmistoihin ja algoritmiseen ohjelmointiin, mekatroniikan ala yhdistää nämä alueet ja keskittyy täydelliseen liikeratkaisuun. Edistykset ja kaikkien kolmen alan integrointi yhdessä virtaviivaistaa mekatroniikan suunnittelua.

Juuri tämä yksinkertaistaminen edistää robotiikkaa ja moniakselisia karteesisia järjestelmiä teolliseen käyttöön ja tuotantoon, automaatiota kuluttajamarkkinoille kioskeissa ja jakelujärjestelmissä sekä 3D-tulostimien nopeaa hyväksymistä valtavirran kulttuuriin.

Tässä on viisi avaintekijää, jotka yhdistettynä helpottavat mekatroniikan suunnittelua.

1. Integroidut lineaariohjaimet ja rakenne

Konesuunnittelussa laakeri- ja lineaariohjainkokoonpanot ovat olleet olemassa niin kauan, että usein liikejärjestelmän mekaniikkaa käsitellään jälkikäteen. Materiaalien, suunnittelun, ominaisuuksien ja valmistusmenetelmien edistyminen tekee kuitenkin uusien vaihtoehtojen pohtimisen arvoiseksi

Esimerkiksi valmiiksi suunniteltu kohdistus, joka on rakennettu rinnakkaisiin kiskoihin valmistusprosessin aikana, tarkoittaa pienempiä kustannuksia, koska komponentteja on vähemmän, tarkkuutta on suurempi ja kiskon pituudessa esiintyviä muuttujia on vähemmän. Tällaiset yhdensuuntaiset kiskot parantavat myös asennusta, koska useat kiinnikkeet ja manuaalinen kohdistus on eliminoitu.

Aikaisemmin se oli melkein takuu siitä, että minkä tahansa lineaarisen ohjausjärjestelmän insinööri valitsikin, heidän oli otettava huomioon myös asennuslevyt, tukikiskot tai muut rakenteet tarvittavan jäykkyyden saavuttamiseksi. Uudemmat komponentit integroivat tukirakenteet itse lineaarikiskoon. Siirtyminen yksittäisten komponenttien suunnittelusta suunniteltuihin yksiosaisiin malleihin tai integroituihin osakokoonpanoihin vähentää komponenttien määrää ja vähentää samalla kustannuksia ja työvoimaa.

2. Voimansiirtokomponentit

Oikean käyttömekanismin tai voimansiirtokomponenttien valinta on myös yksi tekijä. Valintaprosessi, jossa tasapainotetaan oikea nopeus, vääntömomentti ja tarkkuussuorituskyky moottorin ja elektroniikan kanssa, alkaa ymmärtämällä, mitä tuloksia kukin käyttötyyppi voi tuottaa.

Kuten neljännellä vaihteella toimivan auton vaihteisto, hihnakäytöt sopivat sovelluksiin, joissa vaaditaan huippunopeuksia pitkiä iskuja pitkin. Suorituskykyspektrin vastakkaisessa päässä ovat kuula- ja lyijyruuvit, jotka muistuttavat enemmän autoa, jossa on voimakas reagoiva ensimmäinen ja toinen vaihde. Ne tarjoavat hyvän vääntömomentin samalla kun ne toimivat nopeissa käynnistyksissä, pysähdyksissä ja suunnanvaihdoissa. Kaaviossa näkyvät hihnan nopeuden ja ruuvien vääntömomentin väliset erot.

Lineaarisen kiskon edistymisen tapaan esisuunniteltu kohdistus on toinen alue, jolla lyijyruuvisuunnittelu on edistynyt parantamaan toistettavuutta dynaamisissa sovelluksissa. Kun käytät kytkintä, kiinnitä huomiota moottorin ja ruuvin kohdistukseen, jotta vältytään tarkkuutta ja käyttöikää heikentävältä "heilahtelulta". Joissakin tapauksissa liitin voidaan poistaa kokonaan ja ruuvi kiinnittää suoraan moottoriin yhdistäen suoraan mekaanisen ja sähköisen komponentin, eliminoivat komponentit, lisäävät jäykkyyttä ja tarkkuutta ja vähentävät samalla kustannuksia.

3. Elektroniikka ja johdot

Liikeohjaussovellusten elektroniikan perinteiset kokoonpanot sisältävät monimutkaiset johdotusjärjestelyt sekä kaapit ja asennustarvikkeet kaikkien komponenttien kokoamiseksi ja sijoittamiseksi. Tuloksena on usein järjestelmä, jota ei ole optimoitu ja jota on vaikea säätää ja ylläpitää.

Kehittyvät tekniikat tarjoavat järjestelmäetuja sijoittamalla ohjaimen, ohjaimen ja vahvistimen suoraan "älykkääseen" moottoriin. Sen lisäksi, että lisäkomponenttien sijoittamiseen tarvittava tila ei poistu, komponenttien kokonaismäärää leikataan ja liittimien ja johdotuksen määrä yksinkertaistuu, mikä vähentää virheiden mahdollisuutta ja säästää kustannuksia ja työvoimaa.

4. Suunniteltu valmistusta varten (DFM)

• Haarukointi

Integroitujen mallien helpomman kiskokokoonpanon ohella kokemus ja nousevat tekniikat, kuten 3D-tulostus, lisäävät kykyäsi luoda prototyyppejä mekatroniikka- ja robottikokoonpanojen DFM-standardien mukaisesti. Esimerkiksi liikejärjestelmien mukautetut liitinkannattimet ovat usein olleet kalliita ja aikaavieviä käsitellä työkaluhuoneessa tai valmistusliikkeessä. Nykyään 3D-tulostuksen avulla voit luoda CAD-mallin, lähettää sen 3D-tulostimelle ja saada käyttökelpoisen malliosan murto-osassa aikaa ja murto-osalla hinnasta.

• Liitännät

Toinen jo käsitelty DFM:n alue on älykkäiden moottoreiden käyttö, jotka asettavat elektroniikan suoraan moottoriin, mikä helpottaa kokoamista. Tämän lisäksi uudemmat tekniikat, jotka yhdistävät liittimet, kaapeloinnin ja kaapelinhallinnan yhdeksi paketiksi, yksinkertaistavat kokoamista ja eliminoivat perinteisten, raskaiden, muovisten ketjutyyppisten kaapelitelineiden tarpeen.

5. Pitkäaikainen huollettavuus

Uudemmat tekniikat ja suunnittelun edistysaskeleet eivät vaikuta pelkästään valmistettavuuteen, vaan voivat myös vaikuttaa järjestelmän jatkuvaan ylläpidettävyyteen. Esimerkiksi ohjaimen ja taajuusmuuttajan siirtäminen moottoriin yksinkertaistaa mahdollisesti tarvittavaa vianmääritystä. Pääsy moottoriin ja elektroniikkaan on selkeää ja suoraviivaista. Lisäksi monet järjestelmät voidaan nyt liittää verkkoon, mikä mahdollistaa pääsyn lähes mistä tahansa paikasta etädiagnostiikkaa varten.