Gli OEM del sistema di produzione di oggi e gli utenti finali di automazione sono costantemente alla ricerca di progressi tecnologici per rendere più facili la propria vita. Le innovazioni del settore 4.0 hanno stimolato una nuova classe di tecnologie intelligenti che combinano elettronica digitale e interfacce di comunicazione per una maggiore raffinatezza, funzionalità e facilità d'uso.

Man mano che più aziende manifatturiere abbracciano la tecnologia pronta del settore 4.0, le tecnologie emergenti di mechatronics intelligenti danno a macchine una maggiore intelligenza e versatilità. Questi sistemi avanzati sono anche più facili da specificare, ordinare e distribuire rispetto alle opzioni passate, migliorando il loro valore per gli OEM e gli utenti finali.

Comprendere le capacità della mechatronics intelligente può aiutare gli ingegneri di progettazione del sistema a curare il modo migliore per sfruttare questi mechatronics per rendere le loro soluzioni di produzione altamente competitive.

I mechatronic moderni sono integrati e versatili

I mechatronics sono sistemi e sottoassiemi che combinano componenti meccanici ed elettronici disparati in soluzioni dedicate a compiti specifici. Nel mondo del movimento, due esempi sono l'assemblaggio dei prodotti e il trasporto soddisfatti da sistemi di movimento lineare mechatronici e robot cartesiani. Core to mechatronics è una stretta integrazione di motori elettronici, controlli, sensori e componenti lineari. I mechatronics potrebbero essere considerati un precursore delle tecnologie dell'industria 4.0.

Smart MeChatronics prende ulteriormente il concetto: assumendo la forma di soluzioni complete che incorporano sensori avanzati e piattaforme di controller adatte agli operatori. Questi sistemi producono:

• Dati in tempo reale sulle prestazioni della macchina
• Dati in tempo reale sulla qualità della produzione come applicabile
• Controllo preciso ed esecuzione di sequenze di movimento
• Tracciamento automatizzato dei dati di produzione e del throughput
• Facile connettività con sistemi di gestione a livello di macchina e vegetale

Smart Mechatronics Step One: configurazione online

I mechatronics intelligenti sono più veloci e più facili da progettare e commissionare rispetto ai precedenti sistemi mecatronici. Questo è utile perché i mechatronics sono per loro stessa natura piuttosto complessi, richiedendo considerazione e dimensionamento simultanee di più componenti lineari, unità, controller e interfacce dell'operatore ... e poi la loro attenta combinazione.

Il primo passo per specificare, acquistare e commissionare una macchina per mechatronics intelligente è quello di sfruttare gli strumenti online accessibili tramite portali dei fornitori. Questi strumenti di configurazione consentono agli ingegneri di creare sistemi intelligenti pronti a funzionare "fuori dalla scatola" con una programmazione minima ... quindi forse sono più utili per gli ingegneri che hanno solo una comprensione di base dell'attuazione elettrica e fluida (incluso il movimento lineare) e controlli di movimento. Gli utenti inseriscono parametri come ictus, peso del pezzo e tempo di ciclo, che quindi genera un output che può essere verificato nell'ambiente CAD dello strumento online. Le seguenti richieste di dimensionamento e configuratore, tutti i componenti per la soluzione mechatronica completa - come un robot cartesiano, una macchina premendo o una macchina di giunzione - possono essere specificati in una volta. È un'opzione che consente agli ingegneri di ottenere una soluzione completa da un singolo fornitore, ricevendo un sistema integrato spedito con sequenze di movimento preprogrammate pronte per l'implementazione plug-and-produce.

Controllo operativo più intelligente, più semplice

La mecatronica intelligente può migliorare la produttività e la flessibilità di solito con processi di produzione "trasparenti", con sensori per il monitoraggio delle condizioni in tempo reale.

Basta considerare come alcuni produttori offrono kit di funzioni mechatronic specifiche per l'operazione per supportare tale monitoraggio. Ad esempio, un kit di funzioni per una macchina da pressatura potrebbe includere un cilindro elettromeccanico, un drive, motore, controller, sensori e software operatore per supportare le operazioni di assemblaggio di pressione e unione. Le macchine costruite utilizzando un tale kit di funzioni sono facili da implementare, poiché i componenti sono dotati di software operativo preinstallato ... e la parametrizzazione automatica pronta per essere eseguita sull'unità servo, quindi non sono necessarie conoscenze di programmazione del controllo del movimento per portare la macchina online. Il software presenta un'interfaccia utente grafica (GUI) di drag-and-drop che consente agli operatori di creare intuitivamente sequenze di produzione, ad esempio, come premere i cuscinetti a sfere in un alloggiamento.

Inoltre, la macchina può essere fornita con un sensore di forza integrato per misurare e tracciare le operazioni. Ad esempio, tali sensori in un'applicazione di pressione del cuscinetto potrebbero tracciare l'attuatore lineare per assicurarsi che applica la forza giusta esatta per inserire le palline nell'alloggiamento del cuscinetto. Nel frattempo, i controlli di sistema possono anche eseguire il controllo di qualità assicurando che gli attuatori siano correttamente attraverso le loro sequenze controllate con precisione. Poiché tali sequenze su una macchina pressante in genere ripetono centinaia o addirittura migliaia di volte all'ora, il controller del sistema registra e quindi inoltra per la conservazione delle misurazioni di ciascun ciclo di movimento. Gli operatori possono quindi utilizzare gli strumenti nel pacchetto controller per creare visualizzazioni dei risultati del processo. Questi potrebbero mappare se le forze di pressione superano o non si riuscissero a soddisfare le soglie di processo ... e consentono agli operatori di analizzare le curve di spostamento della forza in tempo reale nelle loro stazioni di lavoro. Tali dati consentono agli operatori di macchine esperti di mantenere la qualità e la produttività della produzione massima senza qualsiasi programmazione specializzata o sviluppo di analisi di qualità da parte di ingegneri di software esperti.

Inoltre, i dati possono anche essere esportati tramite interfacce di sistema in sistemi di analisi di produzione a livello di impianto o basati su cloud ... rendendo il sistema Smart MeChatronics un componente integrale della piattaforma di industria 4.0 di un'azienda.

Attività simili vengono anche distribuite per altri scenari di automazione delle fabbriche, inclusi sistemi di movimento lineare come i robot di movimentazione cartesiana per le operazioni di pick-and-place o di trasporto. Usano strumenti di configurazione online simili per dimensioni e specificano tutti i moduli lineari, gli attuatori e gli effettori finali, il cablaggio, i sensori, le unità elettriche e il controller necessari per i sistemi di gestione completi.

Applicazioni di mechatronics intelligente in azione

I mechatronics intelligenti dimostrano come la tecnologia sofisticata possa risolvere problemi di ingegneria complessi in modo più semplice. In uno scenario del settore comune, i costruttori di macchine hanno in genere cercato di sviluppare i propri assemblaggi mecatronici ordinando e integrando componenti separati: attuatori lineari, controller, alimentatori, effettori finali e altro ancora. Questo processo è spesso ingombrante e richiede tempo.

In molte aziende o integratori di sistemi, è comune che il gruppo di ingegneria meccanica sia responsabile della specifica e dell'ordinazione di una serie di componenti mentre il gruppo elettrico ordina i suoi componenti. Tali accordi sono più impegnativi per il reparto acquisti e il personale ingegneristico ha il compito di far sì che tutto si adatti fisicamente e lo programmano per garantire che funzioni come specificato.

Il concetto di mechatronics intelligente cambia quel paradigma e, nel processo, libera gli ingegneri in modo che possano dedicare tempo e risorse a problemi di progettazione più complessi e stimolanti. Senza dubbio: i vantaggi e i vantaggi offerti dalla tecnologia Smart MeChatronics aiuteranno i produttori a costruire più sistemi pronti per la produzione con la tecnologia di intelligence e sensore integrata per supportare i requisiti del settore 4.0.

Sebbene il concetto di mechatronics intelligente sia molto intuitivo, è ancora importante lavorare con fornitori di mechatronics i cui portafogli e competenze ingegneristiche comprendono la gamma completa di componenti-prodotti di movimento lineare, controller, servi e software dell'operatore soluzioni. È anche importante valutare la qualità e la facilità d'uso dei loro strumenti di configurazione, per assicurarsi che la facilità d'uso promessa dai movimenti di mechatronics intelligente - dall'inizio alla fine - sia completamente consegnata. Ciò aiuta a garantire che i costruttori di macchine e gli utenti finali possano sfruttare appieno i vantaggi plug-and-produce della mecatronica intelligente nelle loro operazioni.