Конструкція, компоненти, підключення електроніки, ремонтопридатність.

Об’єднати механіку, електрику, програмування та техніку керування не легко. Але інтеграція технологічних досягнень і зосередження на цих п’яти сферах можуть спростити процес і забезпечити легкість мехатроніки.

Сучасні швидкі цикли розробки продуктів і швидкий прогрес у технологіях підштовхнули до потреби в більшій міждисциплінарній інженерії. Коли колись інженер-механік міг зосередитися виключно на апаратних засобах, інженер-електрик — на електропроводці та друкованих платах, а інженер-контролер — на програмному забезпеченні та алгоритмічному програмуванні, сфера мехатроніки об’єднує ці сфери, створюючи фокус для повного рішення щодо руху. Досягнення та інтеграція всіх трьох сфер разом спрощують проектування мехатроніки.

Саме це спрощення сприяє прогресу в робототехніці та багатоосьових декартових системах для промислового використання та виробництва, автоматизації споживчих ринків у кіосках і системах доставки, а також швидкому прийняттю 3D-принтерів у основну культуру.

Ось п’ять ключових факторів, які разом спрощують проектування мехатроніки.

1. Інтегровані лінійні напрямні та структура

У машинобудуванні вузли підшипників і лінійних напрямних існують так давно, що часто механіка системи руху розглядається як запізніла думка. Проте прогрес у матеріалах, дизайні, функціях і методах виробництва змушує розглянути нові варіанти

Наприклад, попередньо сконструйоване вирівнювання, вбудоване в паралельні рейки під час виробничого процесу, означає меншу вартість через меншу кількість компонентів, більшу точність і менше змінних, що впливають на довжину рейки. Такі паралельні рейки також покращують установку, оскільки виключаються численні кріплення та ручне вирівнювання.

У минулому це було майже гарантією того, що яку б систему лінійних напрямних не вибрав інженер, йому також доведеться розглянути монтажні пластини, опорні рейки чи інші конструкції для забезпечення необхідної жорсткості. Новіші компоненти інтегрують опорні конструкції в саму лінійну рейку. Цей перехід від проектування окремих компонентів до розроблених цільних конструкцій або інтегрованих вузлів зменшує кількість компонентів, а також скорочує вартість і робочу силу.

2. Компоненти передачі енергії

Вибір правильного механізму приводу або компонентів трансмісії також є фактором. Процес вибору, який передбачає балансування правильної швидкості, крутного моменту та точності двигуна та електроніки, починається з розуміння того, які результати може дати кожен тип приводу.

Подібно до трансмісії в автомобілі, що працює на четвертій передачі, ремінні передачі підходять для застосувань, де потрібні максимальні швидкості над подовженою довжиною ходу. На протилежному кінці спектра продуктивності знаходяться кулькові та ходові гвинти, які більше схожі на автомобіль із потужною чутливою першою та другою передачами. Вони пропонують гарний крутний момент, перевершуючи швидкі старти, зупинки та зміну напрямку. Графік показує різницю між швидкістю ременів і крутним моментом гвинтів.

Подібно до вдосконалення лінійних рейок, попередньо сконструйоване центрування є ще однією сферою, де конструкція ходового гвинта вдосконалилася для забезпечення більшої повторюваності в динамічних додатках. Використовуючи муфту, зверніть увагу на двигун і центрування гвинтів, щоб усунути «хитання», яке знижує точність і термін служби. У деяких випадках муфту можна повністю усунути, а гвинт прикріпити безпосередньо до двигуна, об’єднавши безпосередньо механічні та електричні компоненти, усунувши компоненти, підвищивши жорсткість і точність, одночасно скорочуючи витрати.

3. Електроніка та проводка

Звичайні конфігурації електроніки в додатках керування рухом включають складну схему проводки, а також шафи та монтажне обладнання для збирання та розміщення всіх компонентів. Результатом часто є система, яка не є оптимізованою, а також її важко налаштувати та підтримувати.

Новітні технології пропонують системні переваги, розміщуючи драйвер, контролер і підсилювач безпосередньо на «розумному» двигуні. Не тільки виключається простір, необхідний для розміщення додаткових компонентів, але й зменшується загальна кількість компонентів, а кількість роз’ємів і проводки спрощується, що зменшує ймовірність помилок, заощаджуючи кошти та робочу силу.

4. Розроблено для виробництва (DFM)

• Виведення в дужки

Поряд зі спрощенням збирання рейок інтегрованих конструкцій, досвід і нові технології, такі як 3D-друк, розширюють вашу здатність створювати прототипи мехатронних і роботизованих вузлів відповідно до стандартів DFM. Наприклад, нестандартні з’єднувальні кронштейни для систем руху часто були дорогими та трудомісткими для обробки в інструментальній або виробничій майстерні. Сьогодні 3D-друк дозволяє створити CAD-модель, надіслати її на 3D-принтер і мати придатну для використання частину моделі за частку часу та за незначну вартість.

• Конекторизація

Інша сфера DFM, про яку вже було сказано, це використання інтелектуальних двигунів, які встановлюють електроніку безпосередньо на двигун, що полегшує збірку. На додаток до цього нові технології, які об’єднують з’єднувачі, кабелі та організацію кабелів в одному пакеті, спрощують збірку та усувають потребу у традиційних, важких пластикових ланцюгових кабельних носіях.

5. Тривала ремонтопридатність

Новітні технології та досягнення в дизайні не тільки впливають на початкову технологічність, але також можуть впливати на поточну ремонтопридатність системи. Наприклад, переміщення контролера та приводу на борту двигуна спрощує пошук несправностей, які можуть знадобитися. Доступ до двигуна та електроніки простий і простий. Крім того, багато систем тепер можна об’єднати в мережу, що дозволяє отримати доступ практично з будь-якого місця для виконання віддаленої діагностики.