Sistemas de controle de movimento que consomem menos energia e podem ser alimentados por fontes renováveis ​​são essenciais para equipamentos energeticamente eficientes e fazem parte de uma estratégia corporativa sustentável.

Transformação Digital

Os fabricantes de hoje interagem com a automação digital e interfaces de usuário detalhadas em seu dia a dia e esperam a mesma capacidade digital dos sistemas industriais. À medida que as empresas transformam digitalmente suas operações, elas estão percebendo benefícios reais e confiáveis.

Sensores integrados nos dispositivos monitoram continuamente a temperatura, a posição, a carga e o desgaste em tempo real. O monitoramento, a configuração automática, o diagnóstico e os dados de processo coletados, apresentados em painéis de controle, fornecem aos operadores as informações necessárias para tomarem decisões seguras e bem fundamentadas. Sistemas de controle de movimento conectados permitem que os operadores analisem o desempenho da produção, o consumo de energia e a confiabilidade.

O acesso a essas informações por meio de painéis de controle permite que os fabricantes controlem melhor e aprimorem continuamente suas operações e, em última instância, sua produção.

Concorrência de mercado

Entre a escassez de mão de obra e os problemas na cadeia de suprimentos, nunca foi tão desafiador para as empresas manterem uma vantagem competitiva. Além disso, a transformação digital da manufatura industrial e as tecnologias avançadas que a impulsionam possibilitaram que as empresas que investem nelas otimizem significativamente suas operações.

Nunca foi tão necessário manter a agilidade para responder às mudanças do mercado e atender de forma confiável à demanda dos clientes, a fim de permanecer na vanguarda do setor. Os fabricantes precisam minimizar o tempo de inatividade das máquinas e maximizar a produção, e a incorporação de soluções de automação híbrida conectadas pode ajudar a melhorar a confiabilidade e o tempo de atividade das máquinas.

Para otimizar o uso de energia, aprimorar as operações e manter a liderança em seus setores, as empresas buscam um pacote completo de controle de movimento. Os principais fornecedores de tecnologia entendem isso e desenvolveram uma gama de soluções avançadas e integradas que combinam servomotores, motores e atuadores elétricos, além de sistemas pneumáticos.

Os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) têm uma oportunidade significativa de incorporar sistemas de automação híbrida em projetos de máquinas que se alinhem melhor e atendam às principais necessidades e preocupações de seus clientes.

Automação e projeto de máquinas contemporâneas

Uma das maneiras pelas quais as empresas estão superando desafios e aumentando a produção é integrando máquinas menores e mais sofisticadas às suas linhas de produção. O tamanho reduzido permite que mais máquinas ocupem o mesmo espaço de produção, e a tecnologia avançada de controle de movimento possibilita a automação de tarefas de alta precisão, desde a montagem até a inspeção final do produto.

Os fabricantes também buscam tecnologias de controle de movimento que ofereçam: maior precisão para evitar desperdícios; ciclos de produção mais curtos para aumentar a produtividade; e maior flexibilidade de posicionamento para permitir que os operadores alterem os programas da máquina com o simples toque de um botão. O uso de máquinas com esses recursos pode resultar em maior produção em menos tempo, melhorar a sustentabilidade e reduzir custos.

Como selecionar controle de movimento pneumático, elétrico ou híbrido

Existem muitas opções de controle de movimento disponíveis, e pode ser confuso saber como escolher entre elas. Quando os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) usam sistemas elétricos, quando usam sistemas pneumáticos e quando usam ambos?

Existem muitos fatores e preocupações a serem considerados ao selecionar soluções de movimento:

1. Eles atendem aos requisitos de desempenho, flexibilidade e precisão da aplicação?
2. Quais são os custos iniciais de operação e os custos contínuos de manutenção?
3. Como eles afetam a eficiência energética da máquina?
4. Como os produtos de movimento se integrarão com outros dispositivos?
5. Eles conseguem coletar dados e analisar o estado do dispositivo?
6. Isso tornará mais fácil e rápido projetar uma máquina?
7. Qual é a curva de aprendizado para novas tecnologias?

O controle de movimento pneumático e elétrico apresenta vantagens distintas, dependendo das necessidades da aplicação, podendo um ou ambos se beneficiarem de uma única solução. Para algumas aplicações, a escolha da melhor opção é bastante óbvia. Para um mecanismo simples de empurrar caixas de uma esteira, um cilindro pneumático é a opção mais adequada. No entanto, se essas caixas precisarem ser direcionadas para diferentes linhas ou posições na esteira, um atuador elétrico com múltiplas posições será necessário.

Em aplicações mais complexas, a escolha pode ser óbvia. Isso indica que as aplicações podem se beneficiar mais com o uso de ambos os sistemas. Cilindros eletromecânicos podem usar ar comprimido através de um conector pneumático para vedação em aplicações de enchimento. Em sistemas de montagem, um sistema elétrico linear multieixos pode usar uma garra pneumática. E um eixo linear elétrico operando na direção vertical pode usar um cilindro pneumático para compensação de peso.

A automação multitecnológica permite que os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) aproveitem os pontos fortes complementares das tecnologias de controle de movimento pneumático e elétrico na mesma aplicação e repassem os benefícios aos seus clientes.

Vamos analisar os pontos fortes de cada tecnologia para entender melhor como elas podem funcionar em conjunto:

Controle de movimento pneumático

O movimento pneumático é obtido através da ação física de um gás comprimido sobre um mecanismo, produzindo o movimento desejado. As soluções pneumáticas comprovadamente oferecem operação robusta em termos de hardware, projeto e instalação, e geralmente há menos componentes para trocar ou substituir ao atualizar um sistema pneumático em comparação com um sistema servo.

O exemplo mais comum de controle de movimento pneumático é um cilindro com pistão interno, que produz movimento linear. Talvez seja por isso que a pneumática seja frequentemente considerada uma tecnologia de movimento discreto, adequada apenas para estender ou retrair completamente um mecanismo.

No entanto, a inovação contínua impulsionada pelos fornecedores de tecnologia de controle de movimento expandiu as possibilidades. Por exemplo, o movimento rotacional contínuo pode ser obtido usando atuadores de um quarto de volta.

Sensores e controladores de fluxo também estão disponíveis para monitorar e otimizar a operação, enquanto o controle de pressão diferencial permite que o equipamento alcance o posicionamento pneumático contínuo. Utilizando válvulas solenoides eletropneumáticas liga/desliga relativamente pequenas ou válvulas de posicionamento moduladoras, aplica-se pressão controlada contra uma contrapressão constante.

Os operadores podem controlar a posição manualmente usando botões e interruptores ou automaticamente usando um controlador lógico programável (CLP) ou um controlador de malha.

Controle de movimento elétrico

Os atuadores elétricos combinados com servomotores são conhecidos pela alta velocidade, precisão milimétrica e eficiência, realizando o movimento através da conversão de eletricidade em movimento rotacional ou linear. Esses sistemas de circuito fechado normalmente incluem componentes mais complexos, como um controlador de movimento, servoacionador, motor e sensor de feedback, além de práticas de projeto mais avançadas do que as soluções de movimento pneumáticas.

Cada servomotor está associado a um inversor de frequência que segue os sinais comandados, proporcionando a função desejada e permitindo posicionamento preciso, velocidades angulares exatas e perfis de aceleração variáveis. Com essa versatilidade, os sistemas servo podem fornecer controle de movimento posicional para diversas aplicações, desde braços robóticos até esteiras transportadoras com rotação contínua.

Como os servoacionadores e controladores são dispositivos microprocessados, eles possuem um alto nível de funcionalidade integrada e podem oferecer diretamente recursos de diagnóstico e registro de dados locais e remotos para painéis de controle.

A conexão de PLCs e outros controladores a sistemas de servomovimento pode ajudar os OEMs a alcançar um controle e sincronização de movimento ainda mais avançados. Funções especializadas incluem posicionamento de alta precisão com repetibilidade submicrométrica, acionamento eletrônico por cames e engrenagens eletrônicas, e podem beneficiar as aplicações mais complexas, como usinagem, robótica e equipamentos de manufatura.

Por exemplo, uma linha de embalagem pode ser atualizada de discos de came mecânicos para um sistema de movimento servo com discos de came elétricos. Enquanto a mudança de formato usando discos mecânicos é complexa, demorada e sujeita a erros, a conversão da máquina usando discos de came elétricos ocorre com o toque de um botão. Isso economiza tempo, melhora a precisão, minimiza o desperdício e reduz custos.

Controle de movimento híbrido

Um sistema de automação híbrido eletropneumático pode ajudar os fabricantes a aplicar as tecnologias apropriadas para cada função específica. Quando sustentabilidade, flexibilidade de posicionamento, precisão, estabilidade, operação silenciosa, conectividade e monitoramento são fatores cruciais, o movimento elétrico apresenta grandes vantagens. Já em aplicações com limitações de espaço, que exigem operação robusta ou requerem projeto, instalação e comissionamento rápidos, o controle de movimento pneumático é a melhor opção.

As linhas de produção na maioria das instalações fabris incluem diversos tipos de equipamentos OEM, com o produto se movimentando entre as máquinas ao longo de esteiras de transporte e acumulação. Essas linhas oferecem muitas oportunidades para integrar movimentos lineares pneumáticos e elétricos.

Por exemplo, uma linha de produção típica de embalagens de bebidas inclui as seguintes funções: moldagem por sopro de garrafas, enchimento e fechamento de garrafas, transporte e acumulação, rotulagem de garrafas, inspeção de enchimento e rotulagem, acondicionamento de garrafas em caixas e paletização e embalagem retrátil das caixas. A moldagem por sopro, a montagem de caixas e a aplicação de cola se beneficiam do movimento pneumático, enquanto o transporte e o posicionamento das garrafas dentro dos equipamentos de enchimento e rotulagem se beneficiam do movimento servo.

Sistemas simples de transporte e paletização se beneficiam de ambas as formas de movimento: as esteiras podem ser acionadas por motores elétricos, e os dispositivos de parada e comportas podem operar com acionamento pneumático. O manuseio de caixas a granel pode ser feito com pneumática, enquanto a interpolação e os ajustes finos de posição podem ser controlados por servomotores.

Vantagens dos Sistemas de Automação Híbrida

Os principais fornecedores de tecnologia de controle de movimento agora oferecem pacotes integrados de soluções completas que incluem controle de movimento elétrico, pneumático ou híbrido. Essas soluções abrangentes apresentam dispositivos inteligentes em campo, controle de movimento, controle de máquinas e análises.

As opções pneumáticas envolvem um cilindro pneumático, sistema de válvulas, controlador, análise de dados e painel de controle via gateway, enquanto as opções elétricas incluem um atuador linear elétrico, servomotor e acionamento, controlador e painel de controle via gateway. Embora ambas as tecnologias ofereçam painéis de controle, os dados estão disponíveis diretamente do servoacionamento, enquanto os sistemas pneumáticos exigem a adição de sensores.

Soluções completas e integradas como esta oferecem muitos benefícios tanto para os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) quanto para seus clientes. Como já são projetados e montados, os sistemas de automação híbridos podem agilizar a aquisição, o desenvolvimento e o comissionamento. Caso contrário, os OEMs precisam adquirir os componentes separadamente e combiná-los e projetá-los por conta própria. Isso não só leva mais tempo e aumenta a complexidade da cadeia de suprimentos, como também pode gerar problemas de dimensionamento.

Os sistemas de automação híbrida também oferecem flexibilidade, permitindo que os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) projetem máquinas capazes de produzir uma variedade de tipos de produtos, minimizar o tempo de troca de ferramentas e atender às necessidades variáveis ​​ao longo do tempo. Como muitas empresas enfrentam pressão constante para aumentar a produtividade e, ao mesmo tempo, reduzir os custos operacionais, isso pode encurtar os ciclos de produção, aumentar a utilização das máquinas e prolongar a vida útil dos equipamentos.

Com a reconfiguração eletrônica do controle de movimento, os operadores podem alterar os perfis de movimento instantaneamente, e alguns sistemas oferecem um design preparado para o futuro e são equipados com recursos que podem ser implementados agora ou em futuras gerações de máquinas. Para oferecer aos clientes o mais alto nível de flexibilidade, procure sistemas com atuadores elétricos extremamente versáteis que atendam a uma ampla gama de requisitos de aplicação.

Além de manter a competitividade, os sistemas de automação híbrida podem aprimorar a sustentabilidade do fabricante. Esses sistemas proporcionam maior eficiência das máquinas e reduzem o desperdício, o que, por sua vez, diminui o consumo de recursos e os custos. A eficiência energética permite alcançar metas de sustentabilidade com mais facilidade, enquanto a redução de custos diminui o custo total de propriedade. Para maior repetibilidade e uniformidade, é fundamental buscar um sistema com movimento linear elétrico que ofereça os mais altos níveis de confiabilidade e precisão.

Maior flexibilidade, eficiência e desempenho.

Os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) podem determinar se um sistema de automação híbrido beneficiará uma aplicação avaliando fatores-chave da aplicação, incluindo:

1. consumo de energia,
2. custos operacionais,
3. flexibilidade de posição,
4. precisão,
5. vibração e ruído,
6. CAPEX,
7. conectividade,
8. tamanho,
9. Instalação e
10. Tempo de comissionamento e durabilidade.

Para selecionar as soluções mais adequadas que alcancem os resultados desejados, é fundamental trabalhar com um parceiro especializado em controle de movimento e transformação digital, que possua um portfólio abrangente de tecnologias e opções de dimensionamento. Um parceiro como esse pode ajudar os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) a implementar soluções e oferecer suporte a longo prazo.

Com sistemas de automação híbrida, as empresas não precisam escolher entre desempenho, flexibilidade, sustentabilidade, conectividade e custo. Elas podem ter tudo: movimento linear preciso e potente, flexibilidade para atender às necessidades de produção em constante mudança, dados e insights para maximizar a produção, consumo de energia otimizado e menor custo total de propriedade.