Os atuais OEMs de sistemas de fabricação e usuários finais de automação estão constantemente buscando avanços tecnológicos para ajudar a tornar suas vidas mais fáceis. As inovações da Indústria 4.0 estimularam uma nova classe de tecnologias inteligentes que combinam eletrônica digital e interfaces de comunicação para maior sofisticação, funcionalidade e facilidade de uso.

À medida que mais empresas de manufatura adotam a tecnologia pronta para a Indústria 4.0, as tecnologias emergentes de mecatrônica inteligente estão proporcionando às máquinas maior inteligência e versatilidade. Esses sistemas avançados também são mais fáceis de especificar, solicitar e implantar do que as opções anteriores, aumentando seu valor para OEMs e usuários finais.

Compreender as capacidades da mecatrônica inteligente pode ajudar os engenheiros de projeto de sistemas a avaliar a melhor forma de aproveitar essa mecatrônica para tornar suas soluções de fabricação altamente competitivas.

A mecatrônica moderna é integrada e versátil

Mecatrônica são sistemas e subconjuntos que combinam componentes mecânicos e eletrônicos díspares em soluções dedicadas a tarefas específicas. No mundo do movimento, dois exemplos são a montagem e o transporte de produtos satisfeitos por sistemas mecatrônicos de movimento linear e robôs cartesianos. O núcleo da mecatrônica é a forte integração de motores eletrônicos, controles, sensores e componentes lineares. A mecatrônica pode ser considerada uma precursora das tecnologias da Indústria 4.0.

A mecatrônica inteligente leva o conceito mais longe – assumindo a forma de soluções completas que incorporam sensores avançados e plataformas de controlador fáceis de operar. Esses sistemas produzem:

• Dados em tempo real sobre o desempenho da máquina
• Dados em tempo real sobre qualidade de fabricação, conforme aplicável
• Controle preciso e execução de sequências de movimento
• Rastreamento automatizado de dados de produção e rendimento
• Fácil conectividade com sistemas de gerenciamento em nível de máquina e em toda a fábrica

Primeiro passo da mecatrônica inteligente: configuração on-line

A mecatrônica inteligente é mais rápida e fácil de projetar e comissionar do que os sistemas mecatrônicos anteriores. Isso é útil porque a mecatrônica é, por natureza, bastante complexa — exigindo consideração e dimensionamento simultâneos de vários componentes lineares, drives, controladores e interfaces de operação... e, em seguida, sua combinação cuidadosa.

O primeiro passo para especificar, comprar e comissionar uma máquina mecatrônica inteligente é aproveitar ferramentas on-line acessíveis por meio de portais de fornecedores. Essas ferramentas de configuração permitem que os engenheiros construam sistemas inteligentes prontos para operar “prontos para uso” com programação mínima... portanto, talvez sejam mais úteis para engenheiros que tenham apenas um conhecimento básico de atuação elétrica e de energia fluida (incluindo movimento linear) e controles de movimento. Os usuários inserem parâmetros como curso, peso da peça e tempo de ciclo, o que gera uma saída que pode ser verificada no ambiente CAD da ferramenta online. Os seguintes prompts de dimensionamento e configurador, todos os componentes para a solução mecatrônica completa – como um robô cartesiano, máquina de prensar ou máquina de junção – podem ser especificados de uma só vez. É uma opção que permite aos engenheiros obter uma solução completa de um único fornecedor – recebendo um sistema integrado enviado com sequências de movimento pré-programadas, prontas para implementação plug-and-produce.

Controle operacional mais inteligente e simples

A mecatrônica inteligente pode aumentar a produtividade e a flexibilidade, geralmente com processos de produção “transparentes” – com sensores para monitoramento de condições em tempo real.

Basta considerar como alguns fabricantes oferecem kits de funções mecatrônicas específicas para operações para apoiar esse monitoramento. Por exemplo, um kit de funções para uma máquina de prensagem pode incluir um cilindro eletromecânico, servo acionamento, motor, controlador, sensores e software de operador para suportar operações de prensagem e montagem de união. As máquinas construídas com esse kit de funções são fáceis de implementar, pois os componentes vêm com software operacional pré-instalado... e parametrização automática pronta para execução no servoacionamento — portanto, nenhum conhecimento de programação de controle de movimento é necessário para colocar a máquina on-line. O software apresenta uma interface gráfica de usuário (GUI) de arrastar e soltar que permite que os operadores criem sequências de produção intuitivamente — como pressionar rolamentos de esferas em uma caixa, por exemplo.

Além disso, a máquina pode vir com um sensor de força integrado para medir e rastrear operações. Por exemplo, esses sensores em uma aplicação de prensa de rolamento podem rastrear o atuador linear para garantir que ele aplique a força exata e correta para inserir as esferas em seu alojamento de rolamento. Enquanto isso, os controles do sistema também podem executar o controle de qualidade, garantindo que os atuadores executem adequadamente suas sequências controladas com precisão. Como tais sequências em uma máquina de prensagem normalmente se repetem centenas ou até milhares de vezes por hora, o controlador do sistema registra e depois encaminha para armazenamento as medições de cada ciclo de movimento. Os operadores podem então usar as ferramentas do pacote do controlador para criar visualizações dos resultados do processo. Eles podem mapear se as forças de pressão excederam ou não atingiram os limites do processo... e permitir que os operadores analisem curvas de força-deslocamento em tempo real em suas estações de trabalho. Esses dados permitem que operadores de máquinas experientes mantenham a melhor qualidade de fabricação e produtividade sem qualquer programação especializada ou desenvolvimento de análise de qualidade por engenheiros de software especializados.

Além disso, os dados também podem ser exportados através de interfaces de sistema para sistemas analíticos de produção baseados em nuvem ou em toda a fábrica... tornando o sistema mecatrônico inteligente um componente integral da plataforma da Indústria 4.0 de uma empresa.

Capacidades semelhantes também estão sendo implantadas para outros cenários de automação de fábrica, incluindo sistemas de movimento linear, como robôs de manuseio cartesiano para operações de coleta e transporte ou de transporte. Eles usam ferramentas de configuração on-line semelhantes para dimensionar e especificar todos os módulos lineares, atuadores e efetores finais, cabeamento, sensores, acionamentos elétricos e controladores necessários para sistemas de manuseio completos.

Aplicações mecatrônicas inteligentes em ação

A mecatrônica inteligente demonstra como a tecnologia sofisticada pode resolver problemas complexos de engenharia de maneira mais simples. Em um cenário comum da indústria, os fabricantes de máquinas normalmente tentam desenvolver seus próprios conjuntos mecatrônicos encomendando e integrando componentes separados – atuadores lineares, controladores, fontes de alimentação, efetores finais e muito mais. Este processo é muitas vezes complicado e demorado.

Em muitas empresas ou integradores de sistemas, é comum que o grupo de engenharia mecânica seja responsável por especificar e solicitar um conjunto de componentes enquanto o grupo elétrico encomenda seus componentes. Tais arranjos são mais desafiadores para o departamento de compras, e a equipe de engenharia tem a tarefa de fazer com que tudo se encaixe fisicamente e programe-o para garantir que funcione conforme especificado.

O conceito de mecatrônica inteligente muda esse paradigma e, no processo, libera os engenheiros para que possam dedicar tempo e recursos a questões de projeto mais complexas e desafiadoras. Sem dúvida: os benefícios e vantagens oferecidos pela tecnologia mecatrônica inteligente ajudarão os fabricantes a construir sistemas mais prontos para produção com inteligência e tecnologia de sensores integradas para dar suporte aos requisitos da Indústria 4.0.

Embora o conceito de mecatrônica inteligente seja muito intuitivo, ainda é importante trabalhar com fornecedores de mecatrônica cujos portfólios e conhecimentos de engenharia abrangem toda a gama de componentes – produtos de movimento linear, controladores, servo-drives e software de operador – necessários para construir uma mecatrônica completa e de alto desempenho. soluções. Também é importante avaliar a qualidade e a facilidade de uso de suas ferramentas de configuração, para garantir que a facilidade de uso prometida pelos movimentos mecatrônicos inteligentes — do início ao fim — seja totalmente cumprida. Isso ajuda a garantir que os fabricantes de máquinas e os usuários finais possam aproveitar totalmente os benefícios plug-and-produce da mecatrônica inteligente em suas operações.