今日の製造システム OEM とオートメーション エンド ユーザーは、業務を楽にするためのテクノロジーの進歩を常に追求しています。インダストリー 4.0 のイノベーションは、デジタル エレクトロニクスと通信インターフェイスを組み合わせて、より洗練され、機能性が高まり、使いやすさが向上した新しいクラスのスマート テクノロジーを促進しました。

インダストリー 4.0 対応テクノロジーを採用する製造会社が増えるにつれ、新興のスマート メカトロニクス テクノロジーにより、機械のインテリジェンスと汎用性が向上しています。これらの高度なシステムは、過去のオプションよりも指定、注文、導入が容易であり、OEM やエンド ユーザーにとっての価値が高まります。

スマート メカトロニクスの機能を理解することは、システム設計エンジニアがこれらのメカトロニクスを活用して製造ソリューションの競争力を高める最適な方法を評価するのに役立ちます。

最新のメカトロニクスは統合され、多用途に利用可能です

メカトロニクスは、異種の機械コンポーネントと電子コンポーネントを組み合わせて、特定のタスク専用のソリューションを作成するシステムおよびサブアセンブリです。モーションの世界では、メカトロニクス リニア モーション システムとデカルト ロボットによって実現される製品の組み立てと輸送が 2 つの例です。メカトロニクスの中核は、電子モーター、制御装置、センサー、リニアコンポーネントの緊密な統合です。メカトロニクスは、インダストリー 4.0 テクノロジーの先駆けと考えることができます。

スマート メカトロニクスは、この概念をさらに進化させ、高度なセンサーとオペレーターに優しいコントローラー プラットフォームを組み込んだ完全なソリューションの形をとります。これらのシステムでは次のような結果が得られます。

• マシンのパフォーマンスに関するリアルタイムデータ
• 製造品質に関するリアルタイムデータ（該当する場合）
• モーションシーケンスの正確な制御と実行
• 生産データとスループットの自動追跡
• マシンレベルおよび工場全体の管理システムとの簡単な接続

スマートメカトロニクスのステップ 1: オンライン構成

スマート メカトロニクスは、以前のメカトロニクス システムよりも高速かつ簡単に設計と試運転が可能です。メカトロニクスは本質的に非常に複雑であり、複数の線形コンポーネント、ドライブ、コントローラー、オペレーター インターフェイスの同時検討とサイジングが必要であり、それらを慎重に組み合わせる必要があるため、これは役に立ちます。

スマート メカトロニクス マシンの指定、購入、試運転の最初のステップは、サプライヤー ポータルからアクセスできるオンライン ツールを活用することです。これらの構成ツールを使用すると、エンジニアは最小限のプログラミングで「箱から出してすぐに」動作するインテリジェントなシステムを構築できます。そのため、電気および流体力による作動 (直線運動を含む) とモーション制御について基本的な知識しかないエンジニアにとっては、おそらく最も役立ちます。ユーザーはストローク、ワーク重量、サイクルタイムなどのパラメータを入力すると、オンラインツールのCAD環境で検証できる出力が生成されます。次のサイジングおよびコンフィギュレーターのプロンプトでは、完全なメカトロニクス ソリューションのすべてのコンポーネント (デカルト ロボット、プレス機、結合機など) を一度に指定できます。これは、エンジニアが単一のサプライヤーから完全なソリューションを入手できるオプションであり、プラグアンドプロデュースの実装が可能な事前にプログラムされたモーション シーケンスが同梱された統合システムを受け取ります。

よりスマートでシンプルな運転制御

スマート メカトロニクスは、通常、リアルタイム状態監視用のセンサーを備えた「透過的な」生産プロセスにより、生産性と柔軟性を向上させることができます。

一部のメーカーが、そのような監視をサポートするために、操作に特化したメカトロニクス機能キットをどのように提供しているかを考えてみましょう。たとえば、プレス機用の機能キットには、プレスおよび結合アセンブリ操作をサポートする電気機械シリンダー、サーボ ドライブ、モーター、コントローラー、センサー、およびオペレーター ソフトウェアが含まれる場合があります。このような機能キットを使用して構築されたマシンは、コンポーネントにオペレーティング ソフトウェアがプレインストールされており、サーボ ドライブ上ですぐに実行できる自動パラメータ設定が付属しているため、実装が簡単です。そのため、マシンをオンラインにするためにモーション コントロール プログラミングの知識は必要ありません。このソフトウェアはドラッグ アンド ドロップのグラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) を備えており、オペレーターはボール ベアリングをハウジングに押し込むなどの生産シーケンスを直感的に構築できます。

さらに、機械には、動作を測定および追跡するための統合力センサーが付属しています。たとえば、ベアリングプレス用途のこのようなセンサーは、リニアアクチュエータを追跡して、ボールをベアリングハウジングに挿入するために正確に適切な力が加えられることを確認します。一方、システム制御は、アクチュエータが正確に制御されたシーケンスで適切に動作することを保証することにより、品質管理も実行できます。プレス機でのこのようなシーケンスは通常、1 時間あたり数百回、さらには数千回繰り返されるため、システムのコントローラーは各動作サイクルの測定値を記録し、保存するために転送します。オペレーターは、コントローラー パッケージ内のツールを使用して、プロセス結果の視覚化を作成できます。これらは、押し付け力がプロセスのしきい値を超えたか満たさなかったかをマッピングし、オペレーターがワークステーションで力と変位の曲線をリアルタイムで分析できるようにする可能性があります。このようなデータにより、経験豊富な機械オペレータは、専門のソフトウェア エンジニアによる特殊なプログラミングや品質分析の開発を行わなくても、最高の製造品質と生産性を維持できます。

さらに、データはシステム インターフェイスを介して工場全体またはクラウドベースの製造分析システムにエクスポートすることもでき、スマート メカトロニクス システムは企業のインダストリー 4.0 プラットフォームの不可欠なコンポーネントになります。

同様の機能は、ピックアンドプレースや輸送作業用の直交座標ハンドリング ロボットなどの直線運動システムなど、他の工場オートメーション シナリオにも導入されています。彼らは同様のオンライン構成ツールを使用して、完全なハンドリング システムに必要なすべてのリニア モジュール、アクチュエーターとエンド エフェクター、ケーブル配線、センサー、電気ドライブ、およびコントローラーのサイズを決定し、指定します。

スマートメカトロニクスアプリケーションの動作中

スマート メカトロニクスは、洗練されたテクノロジーが複雑なエンジニアリングの問題をより簡単な方法で解決できることを実証します。一般的な業界シナリオでは、機械メーカーは通常、リニア アクチュエーター、コントローラー、電源、エンド エフェクターなどの個別のコンポーネントを注文して統合することにより、独自のメカトロニクス アセンブリを開発しようと試みてきました。このプロセスは多くの場合、面倒で時間がかかります。

多くの企業やシステム インテグレータでは、機械エンジニアリング グループが 1 セットのコンポーネントの指定と注文を担当し、電気グループがそのコンポーネントを注文するのが一般的です。このような手配は購買部門にとってより困難であり、エンジニアリング スタッフは、すべてを物理的に適合させ、指定どおりに動作するようにプログラムするという任務を負っています。

スマート メカトロニクスのコンセプトはそのパラダイムを変え、その過程でエンジニアが解放され、より複雑で困難な設計問題に時間とリソースを費やすことができます。間違いなく、スマート メカトロニクス テクノロジーによってもたらされる利点と利点は、インダストリー 4.0 の要件をサポートするために組み込まれたインテリジェンスとセンサー テクノロジーを備えた、より生産準備の整ったシステムをメーカーが構築するのに役立ちます。

スマート メカトロニクスのコンセプトは非常に直観的ですが、完全な高性能メカトロニクスを構築するために必要なコンポーネント (直線運動製品、コントローラ、サーボ ドライブ、オペレータ ソフトウェア) の全範囲を網羅するポートフォリオとエンジニアリング専門知識を持つメカトロニクス サプライヤーと協力することが依然として重要です。ソリューション。また、構成ツールの品質と使いやすさを評価し、スマート メカトロニクス ムーブメントが約束する使いやすさが最初から最後まで完全に提供されていることを確認することも重要です。これにより、機械製造業者とエンド ユーザーは、運用においてスマート メカトロニクスのプラグ アンド プロデュースの利点を最大限に活用できるようになります。