Estrutura, Componentes, Fiação Eletrônica, Manutenibilidade.

Reunir engenharia mecânica, elétrica, de programação e controle não é fácil. Mas a integração dos avanços tecnológicos e o foco nestas cinco áreas podem simplificar o processo e garantir que a mecatrónica seja facilitada.

Os atuais ciclos acelerados de desenvolvimento de produtos e os rápidos avanços na tecnologia impulsionaram a necessidade de uma engenharia mais interdisciplinar. Onde antes o engenheiro mecânico podia se concentrar apenas no hardware, o engenheiro elétrico na fiação e nas placas de circuito, e o engenheiro de controle no software e na programação algorítmica, o campo da Mecatrônica reúne essas áreas criando um foco para uma solução completa de movimento. Os avanços e a integração de todos os três campos agilizam o projeto mecatrônico.

É esta simplificação que está a impulsionar os avanços na robótica e nos sistemas cartesianos multieixos para usos industriais e de produção, na automação dos mercados de consumo em quiosques e sistemas de entrega, juntamente com a rápida aceitação das impressoras 3D na cultura dominante.

Aqui estão cinco fatores principais que, quando reunidos, resultam em um projeto mecatrônico mais fácil.

1. Guias lineares e estrutura integrados

No projeto de máquinas, os conjuntos de rolamentos e guias lineares existem há tanto tempo que muitas vezes a mecânica de um sistema de movimento é tratada como algo secundário. Os avanços em materiais, design, recursos e métodos de fabricação, no entanto, fazem valer a pena considerar novas opções

Por exemplo, o alinhamento pré-projetado incorporado em trilhos paralelos durante o processo de fabricação significa menos custos devido a menos componentes, maior precisão e menos variáveis ​​em jogo ao longo do comprimento de um trilho. Esses trilhos paralelos também melhoram a instalação porque são eliminados vários fixadores e alinhamento manual.

No passado, era quase uma garantia de que, qualquer que fosse o sistema de guia linear selecionado por um engenheiro, ele também teria que considerar placas de montagem, trilhos de suporte ou outras estruturas para obter a rigidez necessária. Os componentes mais recentes integram estruturas de suporte no próprio trilho linear. Essa mudança do projeto de componentes individuais para projetos de peça única ou subconjuntos integrados reduz o número de componentes, ao mesmo tempo que reduz custos e mão de obra.

2. Componentes de transmissão de energia

A seleção do mecanismo de acionamento ou dos componentes de transmissão de potência corretos também é um fator importante. O processo de seleção, que envolve equilibrar a velocidade, o torque e o desempenho de precisão corretos com o motor e a eletrônica, começa com a compreensão dos resultados que cada tipo de acionamento pode produzir.

Muito parecido com a transmissão de um carro operando em quarta marcha, os acionamentos por correia são adequados para aplicações onde são necessárias velocidades máximas em cursos longos. No extremo oposto do espectro de desempenho estão os parafusos de esfera e de avanço que se parecem mais com um carro com uma primeira e segunda marchas de resposta poderosa. Eles oferecem bom torque enquanto se destacam em partidas rápidas, paradas e mudanças de direção. O gráfico mostra as diferenças entre a velocidade das correias e o torque dos parafusos.

Semelhante aos avanços dos trilhos lineares, o alinhamento pré-projetado é outra área em que o projeto do parafuso de avanço avançou para oferecer maior repetibilidade em aplicações dinâmicas. Ao usar um acoplador, preste atenção ao alinhamento do motor e do parafuso para eliminar “oscilações” que reduzem a precisão e a vida útil. Em alguns casos, o acoplador pode ser eliminado completamente e o parafuso fixado diretamente no motor, fundindo diretamente o mecânico e o elétrico, eliminando componentes, aumentando a rigidez e a precisão, ao mesmo tempo que reduz custos.

3. Eletrônica e fiação

As configurações convencionais para a eletrônica em aplicações de controle de movimento incluem arranjos de fiação complicados, juntamente com gabinetes e equipamentos de montagem para montar e alojar todos os componentes. O resultado geralmente é um sistema que não está otimizado e é difícil de ajustar e manter.

As tecnologias emergentes oferecem vantagens de sistema ao colocar o driver, o controlador e o amplificador diretamente em um motor “inteligente”. Não apenas o espaço necessário para abrigar os componentes adicionais é eliminado, mas a contagem geral de componentes é reduzida e o número de conectores e fiação é simplificado, reduzindo o potencial de erros e economizando custos e mão de obra.

4. Projetado para Fabricação (DFM)

• Bracketização

Juntamente com a montagem de trilhos mais fácil de projetos integrados, a experiência e as tecnologias emergentes, como a impressão 3D, aumentam sua capacidade de criar protótipos de montagens mecatrônicas e robóticas de acordo com os padrões DFM. Por exemplo, suportes de conectores personalizados para sistemas de movimento costumam ser caros e demorados para serem processados ​​em uma sala de ferramentas ou oficina de fabricação. Hoje, a impressão 3D permite criar um modelo CAD, enviá-lo para a impressora 3D e ter uma peça do modelo utilizável em uma fração do tempo e por uma fração do custo.

• Conectorização

Outra área do DFM que já foi abordada é a utilização de motores inteligentes que colocam a eletrônica diretamente no motor, facilitando a montagem. Além disso, as tecnologias mais recentes que integram conectores, cabeamento e gerenciamento de cabos em um único pacote simplificam a montagem e eliminam a necessidade de porta-cabos tradicionais e pesados ​​do tipo corrente de plástico.

5. Capacidade de manutenção a longo prazo

As tecnologias mais recentes e os avanços no design não afetam apenas a capacidade de fabricação inicial, mas também podem influenciar a capacidade de manutenção contínua de um sistema. Por exemplo, mover o controlador e o inversor a bordo do motor simplifica qualquer solução de problemas que possa ser necessária. O acesso ao motor e à eletrónica é simples e simples. Além disso, muitos sistemas agora podem ser conectados em rede, permitindo acesso de praticamente qualquer local para realizar diagnósticos remotos.