Yapı, Bileşenler, Elektronik Kablolama, Bakım Kolaylığı.

Mekanik, elektrik, programlama ve kontrol mühendisliğini bir araya getirmek kolay değildir. Ancak teknolojik gelişmelerin entegre edilmesi ve bu beş alana odaklanılması, süreci basitleştirebilir ve mekatronik alanının kolaylaştırılması sağlayabilir.

Günümüzün hızlı ürün geliştirme döngüleri ve teknolojideki hızlı ilerlemeler, disiplinler arası mühendisliğe olan ihtiyacı artırmıştır. Eskiden mekanik mühendis yalnızca donanıma, elektrik mühendisi kablolama ve devre kartlarına, kontrol mühendisi ise yazılım ve algoritmik programlamaya odaklanabilirken, Mekatronik alanı bu alanları bir araya getirerek eksiksiz bir hareket çözümü için odak noktası oluşturmaktadır. Bu üç alanın ilerlemesi ve entegrasyonu, mekatronik tasarımını kolaylaştırmaktadır.

Bu basitleştirme, endüstriyel kullanımlar ve üretim için robotik ve çok eksenli Kartezyen sistemlerdeki ilerlemeleri, kiosk ve teslimat sistemlerinde tüketici pazarları için otomasyonu ve 3D yazıcıların ana akım kültüre hızla kabul edilmesini yönlendiriyor.

İşte bir araya getirildiğinde mekatronik tasarımını kolaylaştıran beş temel faktör.

1. Entegre doğrusal kılavuzlar ve yapı

Makine tasarımında, rulman ve lineer kılavuz tertibatları o kadar uzun zamandır var ki, bir hareket sisteminin mekaniği genellikle sonradan düşünülen bir unsur olarak ele alınıyor. Bununla birlikte, malzeme, tasarım, özellikler ve üretim yöntemlerindeki gelişmeler, yeni seçenekleri değerlendirmeyi değerli kılıyor.

Örneğin, üretim sürecinde paralel raylara önceden entegre edilmiş hizalama, daha az bileşen, daha yüksek hassasiyet ve ray boyunca daha az değişkenlik nedeniyle daha düşük maliyet anlamına gelir. Bu tür paralel raylar ayrıca, birden fazla bağlantı elemanı ve manuel hizalama ortadan kalktığı için montajı da iyileştirir.

Geçmişte, bir mühendisin hangi doğrusal kılavuz sistemini seçerse seçsin, gerekli rijitliği sağlamak için montaj plakaları, destek rayları veya diğer yapıları da dikkate alması neredeyse kesindi. Yeni nesil bileşenler, destek yapılarını doğrudan doğrusal rayın içine entegre eder. Bireysel bileşen tasarımından, mühendislik ürünü tek parça tasarımlara veya entegre alt montajlara geçiş, bileşen sayısını azaltırken aynı zamanda maliyet ve işçilikten de tasarruf sağlar.

2. Güç Aktarım Bileşenleri

Doğru tahrik mekanizmasını veya güç aktarım bileşenlerini seçmek de bir faktördür. Doğru hız, tork ve hassas performansı motor ve elektroniklerle dengelemeyi içeren seçim süreci, her bir tahrik türünün hangi sonuçları üretebileceğini anlamakla başlar.

Tıpkı dördüncü viteste çalışan bir otomobilin şanzımanı gibi, kayış tahrik sistemleri de uzun mesafelerde yüksek hızların gerekli olduğu uygulamalar için uygundur. Performans spektrumunun diğer ucunda ise, güçlü ve hızlı tepki veren birinci ve ikinci vitese sahip bir otomobile daha çok benzeyen bilyalı ve kurşunlu vidalar bulunur. Hızlı kalkış, duruş ve yön değiştirme konusunda mükemmel performans gösterirken iyi bir tork sunarlar. Grafik, kayışların hızı ile vidaların torku arasındaki farkları göstermektedir.

Doğrusal ray sistemlerindeki gelişmelere benzer şekilde, önceden tasarlanmış hizalama, dinamik uygulamalarda daha yüksek tekrarlanabilirlik sağlamak için kurşun vida tasarımının geliştiği bir diğer alandır. Bir kaplin kullanırken, hassasiyeti ve ömrü azaltan "titreşimi" ortadan kaldırmak için motor ve vida hizalamasına dikkat edin. Bazı durumlarda, kaplin tamamen ortadan kaldırılabilir ve vida doğrudan motora sabitlenebilir, böylece mekanik ve elektriksel bileşenler doğrudan birleştirilir, bileşenler azaltılır, rijitlik ve hassasiyet artırılırken maliyet düşürülür.

3. Elektronik ve Kablolama

Hareket kontrol uygulamalarındaki elektronik bileşenler için geleneksel konfigürasyonlar, karmaşık kablolama düzenlemelerinin yanı sıra tüm bileşenleri bir araya getirmek ve yerleştirmek için gereken kabinleri ve montaj donanımlarını içerir. Sonuç olarak, genellikle optimize edilmemiş, ayarlanması ve bakımı zor bir sistem ortaya çıkar.

Gelişen teknolojiler, sürücüyü, kontrol ünitesini ve amplifikatörü doğrudan "akıllı" bir motora yerleştirerek sistem avantajları sunmaktadır. Ek bileşenleri barındırmak için gereken alan ortadan kalkmakla kalmaz, aynı zamanda toplam bileşen sayısı azalır ve bağlantı noktaları ile kablolama basitleştirilerek hata olasılığı azaltılırken maliyet ve işçilikten tasarruf sağlanır.

4. Üretime Uygun Tasarım (DFM)

• Parantezleme

Entegre tasarımların ray montajının kolaylaşmasının yanı sıra, deneyim ve 3D baskı gibi gelişmekte olan teknolojiler, DFM standartlarına uygun prototip mekatronik ve robotik montajlar oluşturma yeteneğinizi artırır. Örneğin, hareket sistemleri için özel bağlantı braketlerinin bir takımhane veya imalat atölyesinde işlenmesi genellikle maliyetli ve zaman alıcı olmuştur. Bugün, 3D baskı, bir CAD modeli oluşturmanıza, 3D yazıcıya göndermenize ve çok daha kısa sürede ve çok daha düşük maliyetle kullanılabilir bir model parça elde etmenize olanak tanır.

• Bağlantılandırma

Daha önce ele alınan bir diğer DFM alanı ise, elektronik aksamı doğrudan motora yerleştiren ve montajı kolaylaştıran akıllı motorların kullanımıdır. Buna ek olarak, konektörleri, kablolamayı ve kablo yönetimini tek bir pakette birleştiren yeni teknolojiler, montajı basitleştirir ve geleneksel, ağır, plastik zincir tipi kablo taşıyıcılarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır.

5. Uzun Vadeli Bakım Kolaylığı

Yeni teknolojiler ve tasarım alanındaki gelişmeler, yalnızca üretim kolaylığını değil, aynı zamanda sistemin sürekli bakım kolaylığını da etkileyebilir. Örneğin, kontrol ünitesinin ve sürücünün motor üzerine yerleştirilmesi, gerekebilecek her türlü sorun giderme işlemini basitleştirir. Motora ve elektronik aksama erişim daha kolay ve anlaşılır hale gelir. Ayrıca, birçok sistem artık ağa bağlanarak neredeyse her yerden uzaktan teşhis yapılmasına olanak tanır.