Günümüzün üretim sistemi OEM'leri ve otomasyon son kullanıcıları, hayatlarını kolaylaştıracak teknoloji gelişmelerini sürekli olarak araştırıyor. Endüstri 4.0 yenilikleri, daha fazla karmaşıklık, işlevsellik ve kullanım kolaylığı için dijital elektronik ve iletişim arayüzlerini bir araya getiren yeni bir akıllı teknoloji sınıfını teşvik etti.

Daha fazla üretim şirketi Endüstri 4.0'a hazır teknolojiyi benimserken, ortaya çıkan akıllı mekatronik teknolojileri makinelere daha fazla zekâ ve çok yönlülük kazandırıyor. Bu gelişmiş sistemlerin belirlenmesi, sipariş edilmesi ve devreye alınması da geçmiş seçeneklere göre daha kolay olduğundan, OEM'ler ve son kullanıcılar için değerleri artıyor.

Akıllı mekatroniğin yeteneklerini anlamak, sistem tasarım mühendislerinin bu mekatroniği üretim çözümlerini son derece rekabetçi hale getirmek için en iyi şekilde nasıl kullanacaklarını değerlendirmelerine yardımcı olabilir.

Modern mekatronikler entegre ve çok yönlüdür

Mekatronik, farklı mekanik ve elektronik bileşenleri belirli görevlere adanmış çözümler halinde birleştiren sistemler ve alt montajlardır. Hareket dünyasında, mekatronik doğrusal hareket sistemleri ve Kartezyen robotlar tarafından sağlanan ürün montajı ve nakliyesi buna iki örnektir. Mekatronikin özü, elektronik motorların, kontrollerin, sensörlerin ve doğrusal bileşenlerin sıkı entegrasyonudur. Mekatronik, Endüstri 4.0 teknolojilerinin öncüsü olarak kabul edilebilir.

Akıllı mekatronik, bu konsepti daha da ileri taşıyarak gelişmiş sensörler ve operatör dostu kontrolör platformlarını bünyesinde barındıran eksiksiz çözümler sunar. Bu sistemler şunları sağlar:

• Makine performansına ilişkin gerçek zamanlı veriler
• Uygulanabilir olduğu durumlarda üretim kalitesine ilişkin gerçek zamanlı veriler
• Hareket dizilerinin hassas kontrolü ve yürütülmesi
• Üretim verilerinin ve verimin otomatik olarak izlenmesi
• Makine düzeyinde ve tesis genelinde yönetim sistemleriyle kolay bağlantı

Akıllı mekatronik birinci adım: Çevrimiçi yapılandırma

Akıllı mekatronik, önceki mekatronik sistemlerine kıyasla daha hızlı ve kolay tasarlanıp devreye alınabiliyor. Bu, mekatroniklerin doğası gereği oldukça karmaşık olması nedeniyle faydalı bir özellik; birden fazla doğrusal bileşenin, sürücünün, kontrolörün ve operatör arayüzünün eş zamanlı olarak değerlendirilmesini ve boyutlandırılmasını gerektiriyor... ve ardından bunların dikkatlice birleştirilmesini gerektiriyor.

Akıllı bir mekatronik makinesini belirleme, satın alma ve devreye alma sürecinin ilk adımı, tedarikçi portalları aracılığıyla erişilebilen çevrimiçi araçlardan yararlanmaktır. Bu yapılandırma araçları, mühendislerin minimum programlama ile "hazır" olarak çalışmaya hazır akıllı sistemler oluşturmasına olanak tanır... bu nedenle, elektrik ve akışkan gücüyle çalıştırma (doğrusal hareket dahil) ve hareket kontrolleri konusunda temel bir anlayışa sahip mühendisler için muhtemelen en yararlı olanlardır. Kullanıcılar strok, iş parçası ağırlığı ve çevrim süresi gibi parametreleri girer ve bu da çevrimiçi aracın CAD ortamında doğrulanabilen bir çıktı üretir. Aşağıdaki boyutlandırma ve konfigüratör istemleriyle, Kartezyen robot, pres makinesi veya birleştirme makinesi gibi eksiksiz mekatronik çözüm için tüm bileşenler tek seferde belirlenebilir. Bu seçenek, mühendislerin tek bir tedarikçiden eksiksiz bir çözüm elde etmelerini ve tak-çalıştır uygulamasına hazır, önceden programlanmış hareket dizileriyle birlikte gelen entegre bir sistem almalarını sağlar.

Daha akıllı, daha basit operasyonel kontrol

Akıllı mekatronik, genellikle "şeffaf" üretim süreçleriyle, yani gerçek zamanlı durum izleme sensörleriyle üretkenliği ve esnekliği artırabilir.

Bazı üreticilerin bu tür izlemeyi desteklemek için operasyona özgü mekatronik fonksiyon kitleri sunduğunu düşünün. Örneğin, bir pres makinesi için bir fonksiyon kiti, presleme ve birleştirme montaj işlemlerini desteklemek için bir elektromekanik silindir, servo sürücü, motor, kontrolör, sensörler ve operatör yazılımı içerebilir. Bu tür bir fonksiyon kiti kullanılarak üretilen makinelerin kurulumu kolaydır, çünkü bileşenler önceden yüklenmiş işletim yazılımıyla birlikte gelir... ve servo sürücüde çalışmaya hazır otomatik parametrelendirme sayesinde makineyi devreye almak için hareket kontrolü programlama bilgisine gerek kalmaz. Yazılım, operatörlerin üretim sıralarını sezgisel olarak oluşturmalarını sağlayan sürükle-bırak grafiksel kullanıcı arayüzüne (GUI) sahiptir; örneğin bilyalı rulmanları bir muhafazaya preslemek gibi.

Ek olarak, makine, işlemleri ölçmek ve izlemek için entegre bir kuvvet sensörüyle birlikte gelebilir. Örneğin, bir rulman-pres uygulamasındaki bu tür sensörler, bilyaları rulman yuvasına yerleştirmek için tam olarak doğru kuvveti uyguladığından emin olmak için doğrusal aktüatörü izleyebilir. Bu arada, sistem kontrolleri, aktüatörlerin hassas bir şekilde kontrol edilen dizilerini düzgün bir şekilde çalıştırdığından emin olarak kalite kontrolü de gerçekleştirebilir. Bir pres makinesindeki bu tür diziler genellikle saatte yüzlerce hatta binlerce kez tekrarlandığından, sistemin kontrolörü her hareket döngüsünün ölçümlerini kaydeder ve ardından depolama için iletir. Operatörler daha sonra, proses sonuçlarının görselleştirmelerini oluşturmak için kontrolör paketindeki araçları kullanabilirler. Bunlar, presleme kuvvetlerinin proses eşik değerlerini aşıp aşmadığını veya karşılayamadığını haritalayabilir... ve operatörlerin iş istasyonlarında kuvvet-yer değiştirme eğrilerini gerçek zamanlı olarak analiz etmelerini sağlar. Bu tür veriler, deneyimli makine operatörlerinin uzman yazılım mühendisleri tarafından herhangi bir özel programlama veya kalite analitiği geliştirmesi olmadan en yüksek üretim kalitesini ve üretkenliğini korumasını sağlar.

Ayrıca veriler sistem arayüzleri aracılığıyla tesis genelindeki veya bulut tabanlı üretim analitiği sistemlerine de aktarılabiliyor... Bu da akıllı mekatronik sistemini şirketin Endüstri 4.0 platformunun ayrılmaz bir parçası haline getiriyor.

Benzer yetenekler, alma-yerleştirme veya taşıma operasyonları için Kartezyen taşıma robotları gibi doğrusal hareket sistemleri de dahil olmak üzere diğer fabrika otomasyon senaryoları için de kullanılmaktadır. Komple taşıma sistemleri için gerekli tüm doğrusal modülleri, aktüatörleri ve uç elemanlarını, kablolamayı, sensörleri, elektrikli sürücüleri ve kontrol cihazını boyutlandırmak ve belirlemek için benzer çevrimiçi yapılandırma araçları kullanırlar.

Akıllı mekatronik uygulamaları eylem halinde

Akıllı mekatronik, gelişmiş teknolojinin karmaşık mühendislik sorunlarını nasıl daha basit bir şekilde çözebileceğini göstermektedir. Yaygın bir endüstri senaryosunda, makine üreticileri genellikle ayrı bileşenleri (doğrusal aktüatörler, kontrolörler, güç kaynakları, uç elemanlar vb.) sipariş edip entegre ederek kendi mekatronik montajlarını geliştirmeye çalışmışlardır. Bu süreç genellikle zahmetli ve zaman alıcıdır.

Birçok şirkette veya sistem entegratöründe, makine mühendisliği grubunun bir bileşen setini belirleyip sipariş etmesinden, elektrik grubunun ise kendi bileşenlerini sipariş etmesinden sorumlu olması yaygındır. Bu tür düzenlemeler satın alma departmanı için daha zorludur ve mühendislik ekibinin görevi, tüm bileşenlerin fiziksel olarak bir araya getirilmesini sağlamak ve belirtildiği gibi çalışmasını sağlamak için programlamaktır.

Akıllı mekatronik konsepti bu paradigmayı değiştiriyor ve bu süreçte mühendislerin daha karmaşık ve zorlu tasarım sorunlarına zaman ve kaynak ayırabilmelerini sağlıyor. Şüphesiz, akıllı mekatronik teknolojisinin sunduğu faydalar ve avantajlar, üreticilerin Endüstri 4.0 gereksinimlerini desteklemek için entegre edilmiş zeka ve sensör teknolojisiyle daha fazla üretime hazır sistem oluşturmalarına yardımcı olacak.

Akıllı mekatronik konsepti oldukça sezgisel olsa da, portföyleri ve mühendislik uzmanlığı, eksiksiz ve yüksek performanslı mekatronik çözümleri oluşturmak için gerekli tüm bileşenleri (doğrusal hareket ürünleri, kontrolörler, servo sürücüler ve operatör yazılımları) kapsayan mekatronik tedarikçileriyle çalışmak yine de önemlidir. Ayrıca, akıllı mekatronik hareketlerinin vaat ettiği kullanım kolaylığının -baştan sona- tam olarak sağlandığından emin olmak için, yapılandırma araçlarının kalitesini ve kullanım kolaylığını değerlendirmek de önemlidir. Bu, makine üreticilerinin ve son kullanıcıların, akıllı mekatroniğin tak-çalıştır avantajlarından operasyonlarında tam olarak yararlanabilmelerini sağlamaya yardımcı olur.