Günümüzün üretim sistemi OEM'leri ve otomasyon son kullanıcıları, hayatlarını kolaylaştırmaya yardımcı olacak teknoloji gelişmelerini sürekli olarak aramaktadır. Endüstri 4.0 yenilikleri, daha fazla karmaşıklık, işlevsellik ve kullanım kolaylığı için dijital elektronik ve iletişim arayüzlerini birleştiren yeni bir akıllı teknoloji sınıfını teşvik etmiştir.

Daha fazla üretim şirketi Endüstri 4.0'a hazır teknolojiyi benimserken, ortaya çıkan akıllı mekatronik teknolojileri makinelere daha fazla zeka ve çok yönlülük kazandırıyor. Bu gelişmiş sistemlerin belirlenmesi, sipariş edilmesi ve dağıtımı da geçmiş seçeneklere göre daha kolaydır; bu da OEM'ler ve son kullanıcılar için değerlerini artırır.

Akıllı mekatroniğin yeteneklerini anlamak, sistem tasarım mühendislerinin bu mekatroniği üretim çözümlerini son derece rekabetçi hale getirmek için en iyi şekilde nasıl kullanacaklarını değerlendirmelerine yardımcı olabilir.

Modern mekatronikler entegre ve çok yönlüdür

Mekatronik, farklı mekanik ve elektronik bileşenleri belirli görevlere adanmış çözümlere birleştiren sistemler ve alt montajlardır. Hareket dünyasında, iki örnek mekatronik doğrusal hareket sistemleri ve Kartezyen robotlar tarafından karşılanan ürün montajı ve taşımadır. Mekatronik'in özü, elektronik motorların, kontrollerin, sensörlerin ve doğrusal bileşenlerin sıkı entegrasyonudur. Mekatronik, Endüstri 4.0 teknolojilerinin öncüsü olarak düşünülebilir.

Akıllı mekatronik, konsepti daha da ileri götürüyor — gelişmiş sensörler ve operatör dostu kontrolör platformlarını bünyesinde barındıran komple çözümler biçimini alıyor. Bu sistemler şunları sağlar:

• Makine performansına ilişkin gerçek zamanlı veriler
• Uygulanabilir olduğu durumlarda üretim kalitesine ilişkin gerçek zamanlı veriler
• Hareket dizilerinin hassas kontrolü ve yürütülmesi
• Üretim verilerinin ve verimin otomatik olarak izlenmesi
• Makine düzeyinde ve tesis genelinde yönetim sistemleriyle kolay bağlantı

Akıllı mekatronik birinci adım: Çevrimiçi yapılandırma

Akıllı mekatronikler, önceki mekatronik sistemlerine göre daha hızlı ve kolay tasarlanıp devreye alınabilir. Bu faydalıdır çünkü mekatronikler doğası gereği oldukça karmaşıktır — birden fazla doğrusal bileşenin, sürücünün, kontrolörün ve operatör arayüzünün eş zamanlı olarak değerlendirilmesini ve boyutlandırılmasını gerektirir... ve sonra bunların dikkatli bir şekilde birleştirilmesini gerektirir.

Akıllı bir mekatronik makinesini belirleme, satın alma ve devreye almanın ilk adımı, tedarikçi portalları aracılığıyla erişilebilen çevrimiçi araçlardan yararlanmaktır. Bu yapılandırma araçları, mühendislerin minimum programlama ile "kutudan çıktığı gibi" çalışmaya hazır akıllı sistemler oluşturmasına olanak tanır... bu nedenle, belki de elektrik ve akışkan gücüyle çalıştırma (doğrusal hareket dahil) ve hareket kontrolleri hakkında temel bir anlayışa sahip olan mühendisler için en yararlı olanlardır. Kullanıcılar, strok, iş parçası ağırlığı ve çevrim süresi gibi parametreleri girer ve bu da çevrimiçi aracın CAD ortamında doğrulanabilen bir çıktı üretir. Aşağıdaki boyutlandırma ve yapılandırıcı istemleriyle, Kartezyen robot, pres makinesi veya birleştirme makinesi gibi eksiksiz mekatronik çözüm için tüm bileşenler tek seferde belirtilebilir. Bu, mühendislerin tek bir tedarikçiden eksiksiz bir çözüm elde etmesini sağlayan bir seçenektir; tak ve üret uygulaması için önceden programlanmış hareket dizileriyle birlikte gönderilen entegre bir sistem alırlar.

Daha akıllı, daha basit operasyonel kontrol

Akıllı mekatronik, genellikle "şeffaf" üretim süreçleriyle, yani gerçek zamanlı durum izleme sensörleriyle üretkenliği ve esnekliği artırabilir.

Bazı üreticilerin bu tür izlemeyi desteklemek için operasyona özgü mekatronik fonksiyon kitleri sunduğunu düşünün. Örneğin, bir pres makinesi için bir fonksiyon kiti, presleme ve birleştirme montaj işlemlerini desteklemek için bir elektromekanik silindir, servo sürücü, motor, kontrolör, sensörler ve operatör yazılımı içerebilir. Bu tür bir fonksiyon kiti kullanılarak üretilen makinelerin uygulanması kolaydır, çünkü bileşenler önceden yüklenmiş işletim yazılımıyla birlikte gelir... ve servo sürücüde çalışmaya hazır otomatik parametrelendirme — bu nedenle makineyi çevrimiçi hale getirmek için hareket kontrolü programlama bilgisine gerek yoktur. Yazılım, operatörlerin üretim dizilerini sezgisel olarak oluşturmasına olanak tanıyan sürükle ve bırak grafiksel kullanıcı arayüzüne (GUI) sahiptir — örneğin bilyalı yatakları bir muhafazaya preslemek gibi.

Ek olarak, makine işlemleri ölçmek ve izlemek için entegre bir kuvvet sensörüyle birlikte gelebilir. Örneğin, bir rulman pres uygulamasındaki bu tür sensörler, bilyaları rulman yuvasına yerleştirmek için tam olarak doğru kuvveti uyguladığından emin olmak için doğrusal aktüatörü izleyebilir. Bu arada, sistem kontrolleri aktüatörlerin hassas bir şekilde kontrol edilen dizilerinden düzgün bir şekilde geçtiğinden emin olarak kalite kontrolü de gerçekleştirebilir. Bir pres makinesindeki bu tür diziler tipik olarak saatte yüzlerce hatta binlerce kez tekrarlandığından, sistemin kontrolörü her hareket döngüsünün ölçümlerini kaydeder ve ardından depolama için iletir. Operatörler daha sonra kontrolör paketindeki araçları kullanarak işlem sonuçlarının görselleştirmelerini oluşturabilirler. Bunlar, pres kuvvetlerinin işlem eşiklerini aşıp aşmadığını veya karşılayamadığını haritalayabilir... ve operatörlerin iş istasyonlarında kuvvet-yer değiştirme eğrilerini gerçek zamanlı olarak analiz etmelerini sağlayabilir. Bu tür veriler, deneyimli makine operatörlerinin uzman yazılım mühendisleri tarafından herhangi bir özel programlama veya kalite analitiği geliştirmesi olmadan en üst düzey üretim kalitesini ve üretkenliğini korumasını sağlar.

Ayrıca veriler sistem arayüzleri aracılığıyla tesis genelindeki veya bulut tabanlı üretim analitiği sistemlerine de aktarılabiliyor... Bu da akıllı mekatronik sistemini şirketin Endüstri 4.0 platformunun ayrılmaz bir parçası haline getiriyor.

Benzer yetenekler, toplama ve yerleştirme veya taşıma işlemleri için Kartezyen taşıma robotları gibi doğrusal hareket sistemleri de dahil olmak üzere diğer fabrika otomasyon senaryoları için de konuşlandırılıyor. Tüm doğrusal modülleri, aktüatörleri ve uç efektörleri, kablolamayı, sensörleri, elektrikli tahrikleri ve komple taşıma sistemleri için gerekli kontrol cihazını boyutlandırmak ve belirtmek için benzer çevrimiçi yapılandırma araçlarını kullanırlar.

Akıllı mekatronik uygulamaları eylemde

Akıllı mekatronik, sofistike teknolojinin karmaşık mühendislik sorunlarını daha basit bir şekilde nasıl çözebileceğini gösterir. Yaygın bir endüstri senaryosunda, makine üreticileri genellikle ayrı bileşenleri sipariş edip entegre ederek kendi mekatronik montajlarını geliştirmeye çalışmışlardır - doğrusal aktüatörler, kontrolörler, güç kaynakları, uç efektörler ve daha fazlası. Bu süreç genellikle zahmetli ve zaman alıcıdır.

Birçok şirkette veya sistem entegratöründe, mekanik mühendislik grubunun bir bileşen setini belirleme ve sipariş etme sorumluluğuna sahip olması, elektrik grubunun ise bileşenlerini sipariş etmesi yaygındır. Bu tür düzenlemeler satın alma departmanı için daha zordur ve mühendislik personeli her şeyi fiziksel olarak bir araya getirmek ve belirtildiği gibi çalışmasını sağlamak için programlamakla görevlendirilir.

Akıllı mekatronik konsepti bu paradigmayı değiştirir ve bu süreçte mühendisleri daha karmaşık ve zorlu tasarım sorunlarına zaman ve kaynak ayırabilmeleri için serbest bırakır. Hiç şüphe yok ki akıllı mekatronik teknolojisinin sunduğu faydalar ve avantajlar, üreticilerin Endüstri 4.0 gereksinimlerini desteklemek için yerleşik zeka ve sensör teknolojisiyle daha fazla üretime hazır sistem inşa etmelerine yardımcı olacaktır.

Akıllı mekatronik kavramı çok sezgisel olsa da, portföyleri ve mühendislik uzmanlığı, eksiksiz, yüksek performanslı mekatronik çözümleri oluşturmak için gerekli olan tüm bileşenleri (doğrusal hareket ürünleri, kontrolörler, servo sürücüler ve operatör yazılımları) kapsayan mekatronik tedarikçileriyle çalışmak yine de önemlidir. Ayrıca, akıllı mekatronik hareketlerinin vaat ettiği kullanım kolaylığının (baştan sona) tam olarak sağlandığından emin olmak için yapılandırma araçlarının kalitesini ve kullanım kolaylığını değerlendirmek de önemlidir. Bu, makine üreticilerinin ve son kullanıcıların, akıllı mekatroniklerin tak ve üret avantajlarından kendi operasyonlarında tam olarak yararlanabilmelerini sağlamaya yardımcı olur.