Сегодняшние производители производственных систем и конечные пользователи средств автоматизации постоянно ищут технологические достижения, которые помогут облегчить их жизнь. Инновации Индустрии 4.0 стимулировали появление нового класса интеллектуальных технологий, которые сочетают в себе цифровую электронику и коммуникационные интерфейсы для большей сложности, функциональности и простоты использования.

По мере того, как все больше производственных компаний внедряют технологии, готовые к Индустрии 4.0, новые технологии интеллектуальной мехатроники делают машины более интеллектуальными и универсальными. Эти усовершенствованные системы также легче определить, заказать и развернуть, чем предыдущие варианты, что повышает их ценность для OEM-производителей и конечных пользователей.

Понимание возможностей интеллектуальной мехатроники может помочь инженерам-проектировщикам систем определить, как лучше всего использовать эту мехатронику для повышения конкурентоспособности своих производственных решений.

Современная мехатроника интегрирована и универсальна.

Мехатроника — это системы и узлы, которые объединяют разрозненные механические и электронные компоненты в решения, предназначенные для конкретных задач. В мире движения двумя примерами являются сборка и транспортировка продукции, обеспечиваемая мехатронными системами линейного перемещения и декартовыми роботами. Основой мехатроники является тесная интеграция электронных двигателей, элементов управления, датчиков и линейных компонентов. Мехатронику можно считать предшественником технологий Индустрии 4.0.

Интеллектуальная мехатроника развивает эту концепцию, принимая форму комплексных решений, включающих в себя передовые датчики и удобные для оператора платформы контроллеров. Эти системы дают:

• Данные в реальном времени о производительности машины
• Данные в реальном времени о качестве производства, если применимо.
• Точный контроль и выполнение последовательностей движений.
• Автоматизированное отслеживание производственных данных и пропускной способности.
• Простота подключения к системам управления на уровне машины и в масштабе всего предприятия.

Интеллектуальная мехатроника, первый шаг: онлайн-конфигурация

Интеллектуальную мехатронику быстрее и проще проектировать и вводить в эксплуатацию, чем предыдущие системы мехатроники. Это полезно, поскольку мехатроника по своей природе довольно сложна и требует одновременного рассмотрения и определения размеров множества линейных компонентов, приводов, контроллеров и операторских интерфейсов… а затем их тщательного сочетания.

Первым шагом при выборе, покупке и вводе в эксплуатацию интеллектуальной мехатронной машины является использование онлайн-инструментов, доступных через порталы поставщиков. Эти инструменты конфигурации позволяют инженерам создавать интеллектуальные системы, готовые к работе «из коробки» с минимальным программированием… поэтому, возможно, они наиболее полезны для инженеров, имеющих лишь базовое представление об электрических и гидравлических приводах (включая линейное движение) и управлении движением. Пользователи вводят такие параметры, как ход, вес заготовки и время цикла, что затем генерирует выходные данные, которые можно проверить в среде САПР онлайн-инструмента. Следующие подсказки для определения размеров и конфигуратора позволяют указать все компоненты полного мехатронного решения, такие как декартовский робот, пресс-машина или соединительная машина, за один раз. Это вариант, который позволяет инженерам получить комплексное решение от одного поставщика — получить интегрированную систему, поставляемую с заранее запрограммированными последовательностями движений, готовую к внедрению по принципу «подключи и работай».

Более разумное и простое оперативное управление

Умная мехатроника может повысить производительность и гибкость, как правило, за счет «прозрачных» производственных процессов — с помощью датчиков для мониторинга состояния в реальном времени.

Просто подумайте, как некоторые производители предлагают специальные мехатронные функциональные наборы для поддержки такого мониторинга. Например, один функциональный комплект прессовой машины может включать в себя электромеханический цилиндр, сервопривод, двигатель, контроллер, датчики и программное обеспечение оператора для поддержки операций прессования и сборки. Машины, построенные с использованием такого функционального набора, легко внедрить, поскольку компоненты поставляются с предустановленным операционным программным обеспечением… и автоматической параметризацией, готовой к запуску на сервоприводе — поэтому для запуска машины в работу не требуются знания программирования управления движением. Программное обеспечение оснащено графическим пользовательским интерфейсом (GUI) с возможностью перетаскивания, который позволяет операторам интуитивно выстраивать производственные процессы, например запрессовку шарикоподшипников в корпус.

Кроме того, машина может быть оснащена встроенным датчиком силы для измерения и отслеживания операций. Например, такие датчики в приложениях с прессованием подшипников могут отслеживать линейный привод, чтобы гарантировать, что он применяет точное и правильное усилие для вставки шариков в корпус подшипника. Между тем, средства управления системой также могут осуществлять контроль качества, гарантируя, что приводы правильно выполняют свои точно контролируемые последовательности. Поскольку такие последовательности на прессовой машине обычно повторяются сотни или даже тысячи раз в час, контроллер системы записывает, а затем передает для хранения измерения каждого цикла движения. Затем операторы могут использовать инструменты пакета контроллера для визуализации результатов процесса. Они могут отображать, превышают ли прижимающие силы пороговые значения процесса или не достигают их… и позволяют операторам анализировать кривые силы-перемещения в реальном времени на своих рабочих станциях. Такие данные позволяют опытным операторам станков поддерживать высочайшее качество производства и производительность без какого-либо специального программирования или разработки аналитики качества опытными инженерами-программистами.

Кроме того, данные также можно экспортировать через системные интерфейсы в общезаводские или облачные системы производственного анализа… что делает интеллектуальную мехатронную систему неотъемлемым компонентом платформы Индустрии 4.0 компании.

Подобные возможности также используются для других сценариев автоматизации производства, включая системы линейного движения, такие как декартовые манипуляторы для операций по сбору и транспортировке. Они используют аналогичные инструменты онлайн-конфигурации для определения размеров и определения всех линейных модулей, приводов и концевых исполнительных механизмов, кабелей, датчиков, электроприводов и контроллеров, необходимых для комплексных систем перемещения.

Приложения «умной» мехатроники в действии

Умная мехатроника демонстрирует, как сложные технологии могут решать сложные инженерные задачи более простым способом. В типичном отраслевом сценарии производители машин обычно пытаются разработать свои собственные мехатронные узлы, заказывая и интегрируя отдельные компоненты — линейные приводы, контроллеры, источники питания, концевые исполнительные механизмы и многое другое. Этот процесс часто является трудоемким и требует много времени.

Во многих компаниях или системных интеграторах группа машиностроения обычно отвечает за определение и заказ одного набора компонентов, а группа электриков заказывает его компоненты. Такие механизмы являются более сложными для отдела закупок, и инженерному персоналу поручено соединить все это физически и запрограммировать так, чтобы оно работало так, как указано.

Концепция интеллектуальной мехатроники меняет эту парадигму и, попутно, освобождает инженеров, чтобы они могли посвятить время и ресурсы более сложным и трудным задачам проектирования. Без сомнения, выгоды и преимущества, предлагаемые технологией интеллектуальной мехатроники, помогут производителям создавать более готовые к производству системы со встроенными интеллектуальными и сенсорными технологиями для поддержки требований Индустрии 4.0.

Хотя концепция интеллектуальной мехатроники очень интуитивно понятна, по-прежнему важно работать с поставщиками мехатроники, чье портфолио и инженерный опыт охватывают полный спектр компонентов — продуктов линейного перемещения, контроллеров, сервоприводов и программного обеспечения оператора — необходимых для создания полноценной высокопроизводительной мехатроники. решения. Также важно оценить качество и простоту использования их инструментов настройки, чтобы убедиться, что простота использования, обещанная интеллектуальными мехатронными механизмами — от начала до конца — полностью реализована. Это помогает гарантировать, что машиностроители и конечные пользователи смогут в полной мере использовать преимущества интеллектуальной мехатроники по принципу «подключи и работай» в своей работе.