מבנה, רכיבים, חיווט אלקטרוניקה, תחזוקה.

שילוב הנדסת מכונות, חשמל, תכנות ובקרה אינו דבר קל. אך שילוב התקדמות טכנולוגית והתמקדות בחמשת התחומים הללו יכולים לפשט את התהליך ולהבטיח שהמכטרוניקה תהיה קלה.

מחזורי פיתוח המוצרים המהירים של ימינו וההתקדמות הטכנולוגית המהירה דחפו את הצורך בהנדסה רב-תחומית רבה יותר. בעבר, מהנדס המכונות היה יכול להתמקד אך ורק בחומרה, מהנדס החשמל בחיווט ובמעגלים, ומהנדס הבקרה בתוכנה ובתכנות אלגוריתמי, תחום המכטרוניקה מאחד את התחומים הללו ויוצר מוקד לפתרון תנועה מלא. ההתקדמות והשילוב של שלושת התחומים יחד מייעלים את תכנון המכטרוניקה.

פישוט זה הוא שמניע את ההתקדמות ברובוטיקה ובמערכות קרטזיות מרובות צירים לשימושים תעשייתיים וייצור, אוטומציה לשווקי צרכנים בקיוסקים ומערכות משלוחים, יחד עם הקבלה המהירה של מדפסות תלת-ממד בתרבות המיינסטרים.

הנה חמישה גורמים מרכזיים אשר, כאשר משלבים אותם יחד, מביאים לתכנון מכטרוניקה קל יותר.

1. מדריכים ליניאריים משולבים ומבנה

בתכנון מכונות, מכלולי מיסבים ומכוונים ליניאריים קיימים זמן כה רב, שלעתים קרובות המכניקה של מערכת תנועה מטופלת כמעין מחשבה שלאחר מעשה. עם זאת, ההתקדמות בחומרים, בתכנון, בתכונות ובשיטות הייצור הופכת את זה לכדאי לשקול אפשרויות חדשות.

לדוגמה, יישור מהונדס מראש המובנה במסילות מקבילות במהלך תהליך הייצור פירושו פחות עלות בגלל פחות רכיבים, דיוק רב יותר ופחות משתנים הפועלים לאורך המסילה. מסילות מקבילות כאלה גם משפרות את ההתקנה מכיוון שצורך בחיבורים מרובים וביישור ידני מתבטל.

בעבר, כמעט ודאי היה שכל מערכת הנחיה ליניארית שמהנדס יבחר, ​​הוא יצטרך לשקול גם לוחות הרכבה, מסילות תמיכה או מבנים אחרים לקבלת הקשיחות הנדרשת. רכיבים חדשים יותר משלבים מבני תמיכה במסילה הליניארית עצמה. מעבר זה מתכנון של רכיבים בודדים לתכנונים מהונדסים של חלק אחד או תת-הרכבות משולבות מפחית את מספר הרכיבים, ובמקביל חוסך בעלויות ובעבודה.

2. רכיבי העברת כוח

בחירת מנגנון ההנעה או רכיבי העברת הכוח הנכונים היא גם גורם חשוב. תהליך הבחירה, הכולל איזון בין המהירות, המומנט והביצועים הדיוק הנכונים לבין המנוע והאלקטרוניקה, מתחיל בהבנת התוצאות שכל סוג של הנעה יכול לייצר.

בדומה לתיבת ההילוכים במכונית הפועלת בהילוך רביעי, הנעות רצועות מתאימות ליישומים בהם נדרשות מהירויות מקסימליות על פני מהלכים ארוכים. בקצה השני של ספקטרום הביצועים נמצאים ברגי כדור וברגי עופרת, הדומים יותר למכונית עם הילוך ראשון ושני חזקים ורגישות. הם מציעים מומנט טוב תוך הצטיינות בהתנעות מהירות, עצירות ושינוי כיוון. הטבלה מציגה את ההבדלים בין מהירות הרצועות למומנט הברגים.

בדומה להתקדמות במסילות ליניאריות, יישור מהונדס מראש הוא תחום נוסף שבו התקדם תכנון בורגי ההובלה כדי לספק חזרתיות רבה יותר ביישומים דינמיים. בעת שימוש במצמד, יש לשים לב ליישור המנוע והבורג כדי למנוע "תנודות" המפחיתות את הדיוק ואת אורך החיים. במקרים מסוימים, ניתן לבטל לחלוטין את המצמד ולחבר את הבורג ישירות למנוע, ולמזג ישירות את המכני והחשמלי, לבטל רכיבים, להגדיל את הקשיחות והדיוק, תוך חיסכון בעלויות.

3. אלקטרוניקה וחיווט

תצורות קונבנציונליות לאלקטרוניקה ביישומי בקרת תנועה כוללות סידורי חיווט מורכבים, יחד עם ארונות וחומרת הרכבה להרכבה ואחסון של כל הרכיבים. התוצאה היא לעתים קרובות מערכת שאינה ממוטבת, וקשה להתאמה ולתחזוקה.

טכנולוגיות מתפתחות מציעות יתרונות למערכת על ידי הצבת הדרייבר, הבקר והמגבר ישירות על מנוע "חכם". לא רק שהשטח הדרוש לאיסוף הרכיבים הנוספים מבוטל, אלא שספירת הרכיבים הכוללת מצטמצמת ומספר המחברים והחיווט פשוט יותר, מה שמפחית את הפוטנציאל לטעויות תוך חיסכון בעלויות ובעבודה.

4. מתוכנן לייצור (DFM)

• סוגריים

יחד עם הרכבה קלה יותר של מסילות בעיצובים משולבים, ניסיון וטכנולוגיות מתפתחות כמו הדפסה תלת-ממדית מגדילים את היכולת ליצור אבות טיפוס של מכלולים מכטרוניים ורובוטיים לפי תקני DFM. לדוגמה, סוגריים מותאמים אישית של מחברים למערכות תנועה היו לעתים קרובות יקרים וגוזלים זמן לעיבוד דרך חדר כלים או סדנת ייצור. כיום, הדפסה תלת-ממדית מאפשרת לך ליצור מודל CAD, לשלוח אותו למדפסת תלת-ממדית ולקבל חלק מודל שמיש בחלקיק מהזמן ובחלקיק מהעלות.

• חיבוריות

תחום נוסף של ניהול כבלים DFM שכבר כוסה הוא השימוש במנועים חכמים הממקמים את האלקטרוניקה ישירות על המנוע, מה שמקל על ההרכבה. בנוסף לכך, טכנולוגיות חדשות יותר המשלבות מחברים, כבלים וניהול כבלים בחבילה אחת, מפשטות את ההרכבה ומבטלות את הצורך במנשאי כבלים מסורתיים וכבדים מסוג שרשרת פלסטיק.

5. תחזוקה לטווח ארוך

טכנולוגיות חדשות יותר והתקדמות בתכנון לא רק משפיעות על יכולת הייצור הראשונית, אלא גם יכולות להשפיע על יכולת התחזוקה המתמשכת של המערכת. לדוגמה, העברת הבקר וההינע על גבי המנוע מפשטת כל פתרון תקלות שעשוי להיות נחוץ. הגישה למנוע ולאלקטרוניקה היא פשוטה ופשוטה. בנוסף, כיום ניתן לחבר מערכות רבות לרשת, המאפשרת גישה כמעט מכל מקום לביצוע אבחון מרחוק.