Sistemas de controle de movimento que usam menos energia e podem ser alimentados por recursos renováveis ​​são essenciais para equipamentos com eficiência energética e fazem parte de uma estratégia corporativa sustentável.

Transformação Digital

Os fabricantes de hoje interagem com automação digital e interfaces de usuário detalhadas em suas vidas diárias e esperam a mesma capacidade digital dos sistemas industriais. À medida que as empresas transformam digitalmente suas operações, elas estão observando benefícios reais e confiáveis.

Sensores incorporados aos dispositivos monitoram continuamente a temperatura, a posição, a carga e o desgaste em tempo real. O monitoramento, a configuração e o diagnóstico automáticos, além dos dados de processo coletados e apresentados em painéis, fornecem aos operadores os insights necessários para tomar decisões seguras e informadas. Os sistemas de controle de movimento conectados permitem que os operadores analisem o desempenho da produção, o consumo de energia e a confiabilidade.

O acesso a esses insights por meio de painéis permite que os fabricantes controlem melhor e melhorem continuamente suas operações e, por fim, sua produção.

Concorrência de mercado

Entre a escassez de mão de obra e os problemas na cadeia de suprimentos, nunca foi tão desafiador para as empresas manter uma vantagem competitiva. Além disso, a transformação digital da manufatura industrial e as tecnologias avançadas que a impulsionam possibilitaram que as empresas que investem nelas otimizem significativamente suas operações.

Há uma necessidade maior do que nunca de permanecer ágil ao responder às mudanças nas necessidades do mercado e atender à demanda dos clientes de forma confiável para permanecer na vanguarda do mercado. Os fabricantes precisam minimizar o tempo de inatividade das máquinas e maximizar a produção, e a incorporação de soluções de automação híbrida conectada pode ajudar a melhorar a confiabilidade e o tempo de atividade das máquinas.

Para otimizar o uso de energia, aprimorar as operações e se manter à frente em seus setores, as empresas buscam um pacote completo de controle de movimento. Os principais fornecedores de tecnologia entendem isso e desenvolveram uma gama de soluções avançadas e integradas que combinam servoacionamentos, motores e atuadores elétricos, além de sistemas pneumáticos.

Os OEMs têm uma oportunidade significativa de incorporar sistemas de automação híbridos em projetos de máquinas que se alinhem melhor e atendam às maiores necessidades e preocupações de seus clientes.

Automação e Design de Máquinas Contemporâneas

Uma maneira de as empresas superarem desafios e aumentarem a produção é integrando máquinas menores e mais sofisticadas às suas linhas de produção. Espaços menores permitem que mais máquinas caibam no mesmo espaço de produção, e a tecnologia avançada de controle de movimento pode possibilitar a automatização de tarefas de maior precisão, desde a montagem até a inspeção final do produto.

Os fabricantes também buscam tecnologias de controle de movimento com: maior precisão para evitar desperdícios; tempos de ciclo mais curtos para aumentar a produção; e maior flexibilidade de posicionamento para permitir que os operadores alterem os programas da máquina com o toque de um botão. O uso de máquinas com esses recursos pode resultar em maior produção em menos tempo, melhorar a sustentabilidade e reduzir custos.

Como selecionar controle de movimento pneumático, elétrico ou híbrido

Existem muitas opções de controle de movimento disponíveis, e pode ser confuso saber como escolher entre elas. Quando os OEMs usam o sistema elétrico, quando usam o sistema pneumático e quando usam ambos?

Há muitos fatores e preocupações a serem considerados ao selecionar soluções de movimento:

1. Eles atendem aos requisitos de desempenho, flexibilidade e precisão do aplicativo?
2. Quais são os custos iniciais de operação e manutenção contínua?
3. Como elas afetam a eficiência energética da máquina?
4. Como os produtos de movimento serão integrados a outros dispositivos?
5. Eles podem coletar dados e analisar a saúde do dispositivo?
6. Eles tornarão mais fácil e rápido projetar uma máquina?
7. Qual é a curva de aprendizado para novas tecnologias?

O controle de movimento pneumático e elétrico apresenta vantagens distintas, dependendo das necessidades da aplicação, e uma aplicação pode se beneficiar de um ou de ambos. Para algumas aplicações, fica claro qual é a melhor opção. Para um mecanismo simples para empurrar caixas para fora de uma esteira, um cilindro pneumático faz mais sentido. No entanto, se essas caixas precisarem ser classificadas em diferentes linhas ou posições na esteira, um atuador elétrico com múltiplas posições é necessário.

Em aplicações mais complexas, a escolha pode ser incerta. Este é um sinal de que as aplicações podem se beneficiar mais com o uso de ambos. Cilindros eletromecânicos podem usar ar comprimido por meio de um conector pneumático para vedação de ar em aplicações de enchimento. Em sistemas de montagem, um sistema elétrico multieixo linear pode usar uma pinça pneumática. E um eixo linear elétrico operando na direção vertical pode usar um cilindro pneumático para compensação de peso.

A automação de tecnologia cruzada permite que os OEMs aproveitem os pontos fortes complementares das tecnologias de controle de movimento pneumático e elétrico na mesma aplicação e repassem os benefícios aos seus clientes.

Vamos analisar os pontos fortes de cada tecnologia para entender melhor como elas podem trabalhar juntas:

Controle de movimento pneumático

O movimento pneumático é obtido pela utilização de um gás comprimido que atua fisicamente sobre um mecanismo para produzir o movimento necessário. Soluções pneumáticas comprovadamente proporcionam operação robusta em termos de hardware, projeto e instalação, e geralmente há menos componentes para trocar ou substituir ao atualizar um sistema pneumático em comparação com um sistema servo.

O exemplo mais conhecido de controle de movimento pneumático é um cilindro com pistão interno, que produz movimento linear. Talvez seja por isso que a pneumática é frequentemente considerada uma tecnologia de movimento discreto, adequada apenas para estender ou retrair totalmente um mecanismo.

No entanto, a inovação contínua impulsionada pelos fornecedores de tecnologia de controle de movimento expandiu o que é possível. Por exemplo, o movimento rotacional contínuo pode ser alcançado usando atuadores de um quarto de volta.

Sensores e controles de fluxo também estão disponíveis para monitorar e otimizar a operação, enquanto o controle de pressão diferencial permite que o equipamento alcance posicionamento pneumático contínuo. Utilizando válvulas solenoides eletropneumáticas liga/desliga relativamente pequenas ou válvulas de posicionamento modulante, a pressão controlada é aplicada contra uma contrapressão constante.

Os operadores podem controlar a posição manualmente usando botões e interruptores ou automaticamente usando um controlador lógico programável (CLP) ou controlador de loop.

Controle de movimento elétrico

Atuadores elétricos combinados com servomotores são conhecidos por sua alta velocidade, precisão e eficiência, e realizam movimento convertendo eletricidade em movimento rotacional ou linear. Esses sistemas de malha fechada normalmente incluem componentes mais complexos, como um controlador de movimento, servo acionamento, motor e sensor de feedback, além de práticas de projeto mais complexas do que as soluções de movimento pneumático.

Cada servomotor está associado a um acionamento que segue sinais comandados que fornecem a função desejada e podem fornecer posicionamento preciso, velocidades angulares precisas e perfis de aceleração variáveis. Com essa gama, os servossistemas podem fornecer controle de movimento posicional para diversas aplicações, desde um braço robótico até transportadores em rotação contínua.

Como os servo drives e controladores são dispositivos microprocessados, eles têm um alto nível inato de funcionalidade integrada e podem oferecer diretamente recursos de diagnóstico e registro de dados locais e remotos para painéis.

A conexão de CLPs e outros controladores a sistemas de servo movimento pode ajudar os OEMs a obter controle e sincronização de movimento ainda mais avançados. Funções especializadas incluem posicionamento altamente preciso com repetibilidade submicrométrica, cames e engrenagens eletrônicas, e podem beneficiar as aplicações mais complexas, como usinagem, robótica e equipamentos de manufatura.

Por exemplo, uma linha de embalagem pode migrar de discos de cames mecânicos para um sistema de servo movimento com discos de cames elétricos. Enquanto a alteração do formato com discos mecânicos é complexa, demorada e sujeita a erros, a conversão mecânica com discos de cames elétricos acontece com o toque de um botão. Isso economiza tempo, melhora a precisão, minimiza o desperdício e reduz custos.

Controle de movimento híbrido

Um sistema de automação híbrido eletropneumático pode ajudar os fabricantes a aplicar as tecnologias adequadas para cada função específica. Quando sustentabilidade, flexibilidade de posicionamento, precisão, estabilidade, operação silenciosa, conectividade e monitoramento são mais importantes, o movimento elétrico oferece grandes vantagens. Quando as aplicações têm limitações de espaço, exigem operação robusta ou exigem projeto, instalação e comissionamento rápidos, o controle de movimento pneumático é a melhor escolha.

As linhas de produção na maioria das unidades fabris incluem diversos tipos de equipamentos OEM, com os produtos se movimentando entre máquinas por meio de transportadores e transportadores de acumulação. Essas linhas oferecem muitas oportunidades para integrar movimento linear pneumático e elétrico.

Por exemplo, uma linha de produção típica de embalagens para bebidas inclui as seguintes funções: moldagem por sopro e estiramento de garrafas, enchimento e fechamento de garrafas, transporte e acumulação, rotulagem de garrafas, inspeção, enchimento e rotulagem, envase de garrafas em caixas, paletização e envoltório retrátil de caixas. A moldagem por sopro e estiramento, a dobragem de caixas e a aplicação de cola se beneficiam do movimento pneumático, enquanto o transporte e o posicionamento de garrafas dentro dos equipamentos de enchimento e rotulagem se beneficiam do servo movimento.

Transportadores de transporte simples e sistemas de paletização se beneficiam de ambas as formas de movimento: os transportadores podem ser acionados por motores elétricos, e as paradas e comportas de produtos podem operar por meio de acionamento pneumático. O manuseio de caixas a granel pode ser realizado por meio de sistemas pneumáticos, enquanto a interpolação e os ajustes finos de posição podem ser controlados por servomotores.

Vantagens dos Sistemas de Automação Híbridos

Os principais fornecedores de tecnologia de controle de movimento agora oferecem pacotes de soluções completas e integradas que incluem controle de movimento elétrico, pneumático ou híbrido. Essas soluções abrangentes incluem dispositivos inteligentes em campo, controle de movimento, controle de máquina e análise.

As opções pneumáticas envolvem um cilindro pneumático, sistema de válvulas, controlador, análise e painel via gateway, enquanto as elétricas incluem um atuador linear elétrico, servomotor e acionamento, controlador e painel via gateway. Embora ambas as tecnologias ofereçam painéis, os dados são disponibilizados diretamente pelo servoacionamento e os sistemas pneumáticos exigem a adição de sensores.

Soluções completas e integradas como esta trazem muitos benefícios tanto para os OEMs quanto para seus clientes. Como já estão projetados e montados, os sistemas de automação híbridos podem agilizar a aquisição, o desenvolvimento e o comissionamento. Caso contrário, os OEMs precisam adquirir os componentes separadamente, combiná-los e projetá-los eles mesmos. Isso não só leva mais tempo e adiciona complexidade à cadeia de suprimentos, como também pode gerar problemas de dimensionamento.

Os sistemas de automação híbridos também oferecem flexibilidade, permitindo que os OEMs projetem máquinas capazes de produzir uma variedade de tipos de produtos, minimizar o tempo de troca e atender às mudanças constantes nos requisitos ao longo do tempo. Como muitas empresas enfrentam pressão contínua para aumentar a produtividade e, ao mesmo tempo, reduzir os custos operacionais, isso pode reduzir os ciclos de produção, aumentar a utilização das máquinas e prolongar a vida útil dos equipamentos.

Com a reconfiguração eletrônica do controle de movimento, os operadores podem alterar os perfis de movimento em tempo real, e alguns sistemas oferecem um design à prova de futuro e são equipados com recursos que podem ser implementados agora ou em futuras gerações de máquinas. Para oferecer aos clientes o mais alto nível de flexibilidade, procure sistemas com atuadores elétricos extremamente versáteis que atendam a uma ampla gama de requisitos de aplicação.

Além de se manterem competitivos, os sistemas de automação híbridos podem melhorar a sustentabilidade do fabricante. Esses sistemas podem proporcionar maior eficiência das máquinas e reduzir o desperdício, o que, por sua vez, reduz o consumo de recursos e os custos. A eficiência energética pode permitir atingir melhor as metas de sustentabilidade, enquanto a economia de custos pode reduzir o custo total de propriedade. Para maior repetibilidade e uniformidade, é importante buscar um sistema com movimento linear elétrico que ofereça os mais altos níveis de confiabilidade e precisão.

Maior flexibilidade, eficiência e desempenho

Os OEMs podem determinar se um sistema de automação híbrido beneficiará uma aplicação avaliando os principais fatores da aplicação, incluindo:

1. consumo de energia,
2. custos operacionais,
3. flexibilidade de posição,
4. precisão,
5. vibração e ruído,
6. CAP-EX,
7. conectividade,
8. tamanho,
9. instalação e
10. tempo de comissionamento e durabilidade.

Para selecionar as soluções mais adequadas que alcancem os resultados desejados, é fundamental trabalhar com um parceiro especializado em controle de movimento e transformação digital, com um portfólio abrangente de tecnologias e opções de dimensionamento. Um parceiro como esse pode ajudar os OEMs a comissionar soluções e oferecer suporte de longo prazo.

Com sistemas de automação híbridos, as empresas não precisam escolher entre desempenho, flexibilidade, sustentabilidade, conectividade e custo. Elas podem ter tudo: movimentação linear precisa e potente, flexibilidade para atender às mudanças nos requisitos de produção, dados e insights para maximizar a produção, consumo de energia otimizado e menor custo total de propriedade.