Nykypäivän valmistusjärjestelmien laitevalmistajat (OEM) ja automaation loppukäyttäjät etsivät jatkuvasti teknologisia edistysaskeleita helpottaakseen elämäänsä. Teollisuus 4.0 -innovaatiot ovat synnyttäneet uuden luokan älykkäitä teknologioita, jotka yhdistävät digitaalisen elektroniikan ja tietoliikenneliittymät entistä hienostuneemmaksi, toiminnallisemmaksi ja helppokäyttöisemmäksi.

Yhä useamman valmistusyrityksen omaksuessa Teollisuus 4.0 -valmiita teknologioita, kehittyvät älykkäät mekatroniikkateknologiat antavat koneille enemmän älykkyyttä ja monipuolisuutta. Näitä edistyneitä järjestelmiä on myös helpompi määrittää, tilata ja ottaa käyttöön kuin aiempia vaihtoehtoja, mikä lisää niiden arvoa sekä laitevalmistajille että loppukäyttäjille.

Älykkään mekatroniikan ominaisuuksien ymmärtäminen voi auttaa järjestelmäsuunnitteluinsinöörejä arvioimaan, miten tätä mekatroniikkaa voidaan parhaiten hyödyntää valmistusratkaisujen kilpailukykyisyyden parantamiseksi.

Nykyaikainen mekatroniikka on integroitua ja monipuolista

Mekatroniikka koostuu järjestelmistä ja osakokoonpanoista, jotka yhdistävät erilaisia ​​mekaanisia ja elektronisia komponentteja ratkaisuiksi, jotka on tarkoitettu tiettyihin tehtäviin. Liikkeen maailmassa kaksi esimerkkiä ovat tuotteiden kokoonpano ja kuljetus, jotka hoitavat mekatroniset lineaariliikejärjestelmät ja karteesiset robotit. Mekatroniikan ydin on elektronisten moottoreiden, ohjainten, antureiden ja lineaarikomponenttien tiivis integrointi. Mekatroniikkaa voidaan pitää Teollisuus 4.0 -teknologioiden edelläkävijänä.

Älykäs mekatroniikka vie konseptin pidemmälle – kokonaisvaltaisten ratkaisujen muodossa, jotka sisältävät edistyneitä antureita ja käyttäjäystävällisiä ohjausalustoja. Nämä järjestelmät tuottavat:

• Reaaliaikaista tietoa koneen suorituskyvystä
• Reaaliaikaista dataa valmistuksen laadusta soveltuvin osin
• Liikesarjojen tarkka hallinta ja toteutus
• Tuotantotietojen ja läpimenon automaattinen seuranta
• Helppo liitettävyys konetason ja koko laitoksen hallintajärjestelmiin

Älykkään mekatroniikan ensimmäinen vaihe: Online-konfigurointi

Älykkään mekatroniikan suunnittelu ja käyttöönotto on nopeampaa ja helpompaa kuin aiempien mekatroniikkajärjestelmien. Tämä on hyödyllistä, koska mekatroniikka on luonteeltaan melko monimutkaista – se vaatii useiden lineaaristen komponenttien, käyttöjen, ohjainten ja käyttöliittymien samanaikaista huomioon ottamista ja mitoitusta... ja sitten niiden huolellista yhdistämistä.

Älykkään mekatronisen koneen määrittelyn, hankinnan ja käyttöönoton ensimmäinen vaihe on hyödyntää toimittajaportaalien kautta saatavilla olevia verkkotyökaluja. Näiden konfigurointityökalujen avulla insinöörit voivat rakentaa älykkäitä järjestelmiä, jotka ovat käyttövalmiita "suoraan pakkauksesta" minimaalisella ohjelmoinnilla... joten ne ovat kenties hyödyllisimpiä insinööreille, joilla on vain perustiedot sähkö- ja nestevoimakäytöstä (mukaan lukien lineaarinen liike) ja liikkeenohjauksesta. Käyttäjät syöttävät parametrit, kuten iskunpituuden, työkappaleen painon ja syklin ajan, jotka sitten luovat tulosteen, joka voidaan tarkistaa verkkotyökalun CAD-ympäristössä. Seuraavassa mitoitus- ja konfigurointityökalussa kaikki mekatronisen ratkaisun komponentit – kuten karteesinen robotti, puristuskone tai liitoskone – voidaan määrittää kerralla. Se on vaihtoehto, jonka avulla insinöörit voivat saada täydellisen ratkaisun yhdeltä toimittajalta – he saavat integroidun järjestelmän, joka toimitetaan esiohjelmoiduilla liikesarjoilla, jotka ovat valmiita plug-and-produce-toteutukseen.

Älykkäämpi ja yksinkertaisempi toiminnanohjaus

Älykäs mekatroniikka voi parantaa tuottavuutta ja joustavuutta yleensä "läpinäkyvien" tuotantoprosessien avulla – reaaliaikaisen kunnonvalvonnan antureiden avulla.

Ajatellaanpa, kuinka jotkut valmistajat tarjoavat toimintakohtaisia ​​mekatronisia toimintopaketteja tällaisen valvonnan tukemiseksi. Esimerkiksi yksi puristuskoneen toimintopaketti voi sisältää sähkömekaanisen sylinterin, servomoottorin, moottorin, ohjaimen, anturit ja käyttöohjelmiston puristus- ja liitoskokoonpanojen tukemiseksi. Tällaisella toimintopaketilla rakennetut koneet on helppo ottaa käyttöön, koska komponentit toimitetaan esiasennetulla käyttöohjelmistolla... ja automaattisella parametroinnilla, joka on valmis suoritettavaksi servomoottorilla – joten koneen käyttöönottoon ei tarvita liikkeenohjauksen ohjelmointiosaamista. Ohjelmistossa on vedä ja pudota -graafinen käyttöliittymä (GUI), jonka avulla käyttäjät voivat intuitiivisesti rakentaa tuotantosekvenssejä – kuten esimerkiksi kuulalaakereiden puristamista koteloon.

Lisäksi koneessa voi olla integroitu voima-anturi toimintojen mittaamiseen ja seuraamiseen. Esimerkiksi laakeripuristussovelluksessa tällaiset anturit voivat seurata lineaarista toimilaitetta varmistaakseen, että se kohdistaa täsmälleen oikean voiman kuulien työntämiseksi laakeripesään. Järjestelmän ohjaimet voivat myös suorittaa laadunvalvontaa varmistamalla, että toimilaitteet suorittavat tarkasti ohjattuja toimintojaan. Koska tällaiset toiminnot toistuvat puristuskoneessa tyypillisesti satoja tai jopa tuhansia kertoja tunnissa, järjestelmän ohjain tallentaa ja lähettää sitten eteenpäin tallennukseen kunkin liikesyklin mittaukset. Käyttäjät voivat sitten käyttää ohjainpaketin työkaluja luodakseen visualisointeja prosessituloksista. Nämä voivat kartoittaa, ylittivätkö puristusvoimat vai eivätkö täyttäneet prosessikynnysarvoja... ja antaa käyttäjien analysoida voima-siirtymäkäyriä reaaliajassa työasemillaan. Tällaiset tiedot antavat kokeneille koneenkäyttäjille mahdollisuuden ylläpitää huippuluokan valmistuksen laatua ja tuottavuutta ilman erikoistunutta ohjelmointia tai laatuanalytiikkaa, jota asiantuntevat ohjelmistoinsinöörit voivat kehittää.

Lisäksi tietoja voidaan viedä järjestelmärajapintojen kautta koko tehtaan kattaviin tai pilvipohjaisiin valmistuksen analytiikkajärjestelmiin … mikä tekee älykkäästä mekatroniikkajärjestelmästä olennaisen osan yrityksen Industry 4.0 -alustaa.

Samanlaisia ​​ominaisuuksia otetaan käyttöön myös muissa tehdasautomaatioskenaarioissa, mukaan lukien lineaariliikejärjestelmissä, kuten karteesisissa käsittelyroboteissa poiminta- ja sijoitus- tai kuljetustoiminnoissa. Ne käyttävät samankaltaisia ​​online-konfigurointityökaluja kaikkien lineaarimoduulien, toimilaitteiden ja päätyefektorien, kaapeloinnin, anturien, sähkökäyttöjen ja ohjainten mitoitukseen ja määrittelyyn, joita tarvitaan täydellisissä käsittelyjärjestelmissä.

Älykkäät mekatroniikan sovellukset toiminnassa

Älykäs mekatroniikka osoittaa, kuinka kehittynyt teknologia voi ratkaista monimutkaisia ​​teknisiä ongelmia yksinkertaisemmalla tavalla. Yleisessä teollisuustilanteessa koneenrakentajat ovat tyypillisesti yrittäneet kehittää omia mekatroniikkakokoonpanojaan tilaamalla ja integroimalla erillisiä komponentteja – lineaaritoimilaitteita, ohjaimia, virtalähteitä, päätelaitteita ja paljon muuta. Tämä prosessi on usein hankala ja aikaa vievä.

Monissa yrityksissä tai järjestelmäintegraattoreissa on yleistä, että konetekniikkaryhmä vastaa yhden komponenttisarjan määrittelystä ja tilaamisesta, kun taas sähköryhmä tilaa omat komponenttinsa. Tällaiset järjestelyt ovat haastavampia hankintaosastolle, ja suunnitteluhenkilöstön tehtävänä on sovittaa kaikki fyysisesti yhteen ja ohjelmoida se varmistaakseen, että se toimii määritellyllä tavalla.

Älykkään mekatroniikan konsepti muuttaa tätä paradigmaa ja vapauttaa samalla insinöörit, jotta he voivat omistaa aikaa ja resursseja monimutkaisempiin ja haastavampiin suunnittelutehtäviin. Epäilemättä älykkään mekatroniikan teknologian tarjoamat hyödyt ja edut auttavat valmistajia rakentamaan tuotantovalmiimpia järjestelmiä, joissa on sisäänrakennettu älykkyys ja anturiteknologia tukemaan Teollisuus 4.0 -vaatimuksia.

Vaikka älykkään mekatroniikan konsepti on hyvin intuitiivinen, on silti tärkeää työskennellä mekatroniikan toimittajien kanssa, joiden tuotevalikoima ja suunnitteluosaaminen kattavat koko komponenttivalikoiman – lineaariliikkeen tuotteet, ohjaimet, servomoottorit ja käyttöohjelmistot – joita tarvitaan täydellisten ja tehokkaiden mekatroniikkaratkaisujen rakentamiseen. On myös tärkeää arvioida heidän konfigurointityökalujensa laatua ja helppokäyttöisyyttä sen varmistamiseksi, että älykkäiden mekatronisten liikkeiden lupaama helppokäyttöisyys – alusta loppuun – toteutuu täysin. Tämä auttaa varmistamaan, että koneenrakentajat ja loppukäyttäjät voivat hyödyntää älykkään mekatroniikan plug-and-produce-etuja täysimääräisesti toiminnassaan.