Struttura, componenti, cablaggio elettronico, manutenibilità.

Riunire ingegneria meccanica, elettrica, di programmazione e di controllo non è senza sforzo. Ma l'integrazione dei progressi della tecnologia e la concentrazione su queste cinque aree può semplificare il processo e garantire che la mecatronica sia resa facile.

I cicli di sviluppo del prodotto frenetici di oggi e i rapidi progressi nella tecnologia hanno spinto la necessità di una maggiore ingegneria incrociata. Laddove una volta l'ingegnere meccanico poteva concentrarsi esclusivamente sull'hardware, l'ingegnere elettrico sui cablaggi e sui circuiti e sull'ingegnere di controllo sulla programmazione del software e algoritmico, il campo della mecatronica riunisce queste aree creando un focus per una soluzione di movimento completa. I progressi e l'integrazione di tutti e tre i campi insieme semplificano la progettazione di mechatronics.

È questa semplificazione che sta guidando i progressi nei sistemi cartesiani di robotica e multi-asse per usi industriali e manifatturiero, automazione per i mercati dei consumatori nei chioschi e nei sistemi di consegna, insieme alla rapida accettazione delle stampanti 3D nella cultura tradizionale.

Ecco cinque fattori chiave che, se messi insieme, si traducono in una progettazione di mechatronics più facile.

1. Guide lineari integrate e struttura

Nella progettazione della macchina, i gruppi di guida lineare e lineari sono in circolazione così a lungo, che spesso la meccanica di un sistema di movimento viene trattata come un ripensamento. Progressi in materiali, design, caratteristiche e metodi di produzione, tuttavia, rendono utile considerare nuove opzioni

Ad esempio, l'allineamento pre-ingegnerizzato integrato in binari paralleli durante il processo di produzione significa meno costi a causa di meno componenti, maggiore precisione e meno variabili in gioco per tutta la lunghezza di una binario. Tali binari paralleli migliorano anche l'installazione perché vengono eliminati più dispositivi di fissaggio e allineamento manuale.

In passato era quasi una garanzia che qualunque sistema di guida lineare selezionasse un ingegnere, avrebbero dovuto anche prendere in considerazione piastre di montaggio, binari di supporto o altre strutture per la rigidità necessaria. I componenti più recenti integrano le strutture di supporto nella guida lineare stessa. Questo passaggio dal design dei singoli componenti a progetti monopezzo ingegnerizzati o sotto-assemblietti integrati riduce il numero di componenti, tagliando anche i costi e il travaglio.

2. Componenti di trasmissione di potenza

Anche la selezione del meccanismo di azionamento giusto o dei componenti della trasmissione di potenza è un fattore. Il processo di selezione, che prevede il bilanciamento della giusta velocità, coppia e prestazioni di precisione con il motore e l'elettronica, inizia con la comprensione di quali risultati può produrre ogni tipo di azionamento.

Proprio come la trasmissione in un'auto che opera in quarta marcia, la cinghia guida le applicazioni in cui sono necessarie velocità di massima lunghezza estesa. All'estremità opposta dello spettro delle prestazioni ci sono viti a sfera e piombo che sono più simili a un'auto con una potente marcia reattiva prima e seconda. Offrono una buona coppia mentre eccellono alle partenze rapide, alle fermate e al cambio di direzione. Il grafico mostra le differenze tra la velocità delle cinture e la coppia delle viti.

Simile ai progressi della ferrovia lineare, l'allineamento pre-ingegnerizzato è un'altra area in cui la progettazione della vite di piombo è avanzata per fornire una maggiore ripetibilità in applicazioni dinamiche. Quando si usa un accoppiatore, presta attenzione all'allineamento del motore e della vite per eliminare il "traballante" che riduce la precisione e la vita. In alcuni casi, l'accoppiatore può essere eliminato completamente e la vite fissata direttamente sul motore, unendo direttamente i componenti meccanici ed elettrici, eliminando i componenti, aumentando la rigidità e la precisione, mentre il taglio dei costi.

3. Elettronica e cablaggio

Le configurazioni convenzionali per l'elettronica in applicazioni di controllo del movimento includono complicazioni di cablaggio complicate, insieme agli armadietti e all'hardware di montaggio per assemblare e ospitare tutti i componenti. Il risultato è spesso un sistema che non è ottimizzato oltre ad essere difficile da regolare e mantenere.

Le tecnologie emergenti offrono vantaggi del sistema posizionando il driver, il controller e l'amplificatore direttamente su un motore "intelligente". Non è solo lo spazio necessario per ospitare i componenti aggiuntivi eliminati, ma il conteggio complessivo dei componenti viene tagliato e il numero di connettori e cablaggio è semplificato, riducendo il potenziale di errore risparmiando costi e manodopera.

4. Progettato per la produzione (DFM)

• Bracket

Insieme al più semplice assemblaggio di ferrovie di progetti integrati, esperienza e tecnologie emergenti come la stampa 3D aumentano la capacità di creare prototipi assembly mechatronic e robotici secondo gli standard DFM. Ad esempio, le staffe di connettore personalizzate per i sistemi di movimento sono state spesso costose e richiedono tempo per elaborare attraverso una sala degli attrezzi o un negozio di fabbricazione. Oggi, la stampa 3D ti consente di creare un modello CAD, inviarlo alla stampante 3D e avere una parte del modello utilizzabile in una frazione del tempo e ad una frazione del costo.

• Connectorazione

Un'altra area di DFM che è già stata coperta è l'uso di motori intelligenti che mettono l'elettronica direttamente sul motore, facilitando il montaggio. Oltre a ciò, le nuove tecnologie che integrano connettori, cablaggio e gestione dei cavi in ​​un pacchetto, semplificano il montaggio ed eliminano la necessità di vettori di cavi tradizionali, pesanti e di tipo in plastica.

5. Manutenza a lungo termine

Le più recenti tecnologie e progressi nella progettazione non solo influenzano la produzione iniziale, ma possono anche influenzare la manutenibilità in corso di un sistema. Ad esempio, lo spostamento del controller e l'unità a bordo del motore semplifica qualsiasi risoluzione dei problemi che potrebbe essere necessario. L'accesso al motore e all'elettronica è ordinato e semplice. Inoltre, molti sistemi possono ora essere in rete consentendo l'accesso praticamente da qualsiasi posizione per eseguire la diagnostica remota.