Сегодняшние OEM-производители производственных систем и конечные пользователи автоматизации постоянно ищут технологические достижения, которые помогут облегчить им жизнь. Инновации Industry 4.0 стимулировали новый класс интеллектуальных технологий, которые объединяют цифровую электронику и интерфейсы связи для большей сложности, функциональности и простоты использования.

По мере того, как все больше производственных компаний переходят на технологии, готовые к Индустрии 4.0, новые технологии интеллектуальной мехатроники придают машинам большую интеллектуальность и универсальность. Эти передовые системы также проще определять, заказывать и развертывать, чем предыдущие варианты, что повышает их ценность для OEM-производителей и конечных пользователей.

Понимание возможностей интеллектуальной мехатроники может помочь инженерам-проектировщикам систем оценить, как наилучшим образом использовать эту мехатронику, чтобы сделать свои производственные решения высококонкурентоспособными.

Современная мехатроника интегрирована и универсальна.

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

Умная мехатроника развивает концепцию дальше — принимая форму комплексных решений, включающих передовые датчики и удобные для оператора контроллерные платформы. Эти системы обеспечивают:

• Данные о производительности машины в режиме реального времени
• Данные в режиме реального времени о качестве производства, если применимо
• Точный контроль и выполнение последовательностей движений
• Автоматизированное отслеживание производственных данных и производительности
• Простое подключение к системам управления на уровне машины и всего предприятия

Умная мехатроника, шаг первый: онлайн-конфигурация

Умная мехатроника быстрее и проще в проектировании и вводе в эксплуатацию, чем предыдущие мехатронные системы. Это полезно, поскольку мехатроника по своей природе довольно сложна — требует одновременного рассмотрения и определения размеров множества линейных компонентов, приводов, контроллеров и интерфейсов оператора… а затем их тщательного комбинирования.

Первым шагом в определении, 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 базовые знания об электрическом и гидравлическом приводе (включая линейное движение) и управлении движением. Пользователи вводят такие параметры, как ход, вес заготовки и время цикла, которые затем генерируют вывод, который можно проверить в среде CAD онлайн-инструмента. Следующие подсказки по размерам и конфигуратору позволяют указать все компоненты для полного мехатронного решения, такие как декартов робот, прессовочный станок или соединительный станок, за один раз. Это опция, которая позволяет инженерам получить полное решение от одного поставщика, получив интегрированную систему, поставляемую с предварительно запрограммированными последовательностями движений, готовыми к внедрению по принципу «подключи и производи».

Более интеллектуальное и простое управление операциями

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

Просто подумайте, как некоторые производители предлагают наборы мехатронных функций для конкретных операций, чтобы поддерживать такой мониторинг. Например, один набор функций для прессовальной машины может включать электромеханический цилиндр, сервопривод, двигатель, контроллер, датчики и программное обеспечение оператора для поддержки операций прессования и сборки. Машины, созданные с использованием такого набора функций, просты в реализации, поскольку компоненты поставляются с предустановленным операционным программным обеспечением... и автоматической параметризацией, готовой к запуску на сервоприводе — поэтому для запуска машины не требуются знания программирования управления движением. Программное обеспечение имеет графический пользовательский интерфейс (GUI) с функцией перетаскивания, который позволяет операторам интуитивно выстраивать производственные последовательности — например, запрессовку шарикоподшипников в корпус.

Кроме того, машина может поставляться со встроенным датчиком силы для измерения и отслеживания операций. Например, такие датчики в приложении для прессования подшипников могут отслеживать линейный привод, чтобы гарантировать, что он прикладывает точное правильное усилие для вставки шариков в корпус подшипника. Между тем, элементы управления системы также могут выполнять контроль качества, гарантируя, что приводы правильно проходят свои точно контролируемые последовательности. Поскольку такие последовательности на прессовальном станке обычно повторяются сотни или даже тысячи раз в час, контроллер системы записывает и затем пересылает на хранение измерения каждого цикла движения. Затем операторы могут использовать инструменты в пакете контроллера для создания визуализаций результатов процесса. Они могут отображать, превысили ли силы прессования пороговые значения процесса или не достигли их … и позволять операторам анализировать кривые силы-смещения в режиме реального времени на своих рабочих станциях. Такие данные позволяют опытным операторам машин поддерживать высочайшее качество производства и производительность без какого-либо специализированного программирования или разработки аналитики качества экспертами-программистами.

Кроме того, данные можно экспортировать через системные интерфейсы в общезаводские или облачные системы производственной аналитики... что делает интеллектуальную мехатронную систему неотъемлемым компонентом платформы компании «Индустрия 4.0».

Аналогичные возможности также развертываются для других сценариев автоматизации производства, включая системы линейного движения, такие как декартовы роботы для перемещения и перемещения или транспортных операций. Они используют аналогичные инструменты онлайн-конфигурации для определения размера и спецификации всех линейных модулей, приводов и конечных эффекторов, кабелей, датчиков, электроприводов и контроллеров, необходимых для полных систем перемещения.

Интеллектуальные мехатронные приложения в действии

Умная мехатроника демонстрирует, как сложные технологии могут решать сложные инженерные проблемы более простым способом. В обычном отраслевом сценарии машиностроители обычно пытались разрабатывать собственные мехатронные узлы, заказывая и интегрируя отдельные компоненты — линейные приводы, контроллеры, блоки питания, конечные эффекторы и многое другое. Этот процесс часто бывает громоздким и отнимает много времени.

Во многих компаниях или системных интеграторах группа механического проектирования обычно отвечает за спецификацию и заказ одного набора компонентов, в то время как электрическая группа заказывает его компоненты. Такие договоренности более сложны для отдела закупок, и инженерный персонал должен физически соединить все это и запрограммировать, чтобы гарантировать, что оно работает так, как указано.

Концепция интеллектуальной мехатроники меняет эту парадигму и в процессе освобождает инженеров, чтобы они могли посвятить время и ресурсы более сложным и трудным вопросам проектирования. Несомненно, преимущества и выгоды, предлагаемые технологией интеллектуальной мехатроники, помогут производителям создавать более готовые к производству системы со встроенной технологией интеллекта и датчиков для поддержки требований Industry 4.0.

Хотя концепция интеллектуальной мехатроники очень интуитивна, все равно важно работать с поставщиками мехатроники, чьи портфели и инженерные знания охватывают весь спектр компонентов — продукты линейного перемещения, контроллеры, сервоприводы и программное обеспечение оператора — необходимые для создания полных, высокопроизводительных решений мехатроники. Также важно оценить качество и простоту использования их инструментов конфигурирования, чтобы убедиться, что простота использования, обещанная движениями интеллектуальной мехатроники — от начала до конца — полностью реализована. Это помогает гарантировать, что машиностроители и конечные пользователи могут в полной мере использовать преимущества plug-and-produce интеллектуальной мехатроники в своих операциях.