Günümüzün üretim sistemi üreticileri ve otomasyon son kullanıcıları, hayatlarını kolaylaştırmaya yardımcı olacak teknolojik gelişmeler arayışındadır. Endüstri 4.0 yenilikleri, daha gelişmiş, işlevsel ve kullanım kolaylığı sağlayan dijital elektronik ve iletişim arayüzlerini birleştiren yeni bir akıllı teknoloji sınıfını ortaya çıkarmıştır.

Daha fazla üretim şirketi Endüstri 4.0'a hazır teknolojiyi benimsedikçe, ortaya çıkan akıllı mekatronik teknolojileri makinelere daha fazla zeka ve çok yönlülük kazandırıyor. Bu gelişmiş sistemlerin belirlenmesi, sipariş edilmesi ve devreye alınması da geçmiş seçeneklere göre daha kolay; bu da OEM'ler ve son kullanıcılar için değerlerini artırıyor.

Akıllı mekatroniklerin yeteneklerini anlamak, sistem tasarım mühendislerinin bu mekatroniklerden en iyi şekilde nasıl yararlanarak üretim çözümlerini son derece rekabetçi hale getirebileceklerini değerlendirmelerine yardımcı olabilir.

Modern mekatronik, entegre ve çok yönlüdür.

Mekatronik, birbirinden farklı mekanik ve elektronik bileşenleri belirli görevlere yönelik çözümler halinde birleştiren sistemler ve alt montajlardır. Hareket dünyasında, iki örnek olarak mekatronik doğrusal hareket sistemleri ve Kartezyen robotlar tarafından gerçekleştirilen ürün montajı ve taşımacılığı verilebilir. Mekatroniğin özünde, elektronik motorların, kontrollerin, sensörlerin ve doğrusal bileşenlerin sıkı entegrasyonu yatmaktadır. Mekatronik, Endüstri 4.0 teknolojilerinin öncüsü olarak kabul edilebilir.

Akıllı mekatronik, bu kavramı daha da ileri götürerek, gelişmiş sensörleri ve operatör dostu kontrol platformlarını içeren eksiksiz çözümler haline gelir. 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 verimliliğin otomatik olarak izlenmesi
• Makine seviyesi ve tesis genelindeki yönetim sistemleriyle kolay bağlantı

Akıllı mekatronik ilk adım: Çevrimiçi yapılandırma

Akıllı mekatronik sistemler, önceki mekatronik sistemlere göre daha hızlı ve kolay tasarlanıp devreye alınabiliyor. Bu durum faydalı çünkü mekatronik sistemler doğası gereği oldukça karmaşık olup, birden fazla doğrusal bileşen, sürücü, kontrol ünitesi ve operatör arayüzünün eş zamanlı olarak değerlendirilmesini ve boyutlandırılmasını, ardından da bunların dikkatli bir şekilde birleştirilmesini gerektiriyor.

Akıllı mekatronik makinelerin belirlenmesi, satın alınması ve devreye alınmasındaki ilk adım, tedarikçi portalları aracılığıyla erişilebilen çevrimiçi araçlardan yararlanmaktır. Bu yapılandırma araçları, mühendislerin minimum programlama ile "kutudan çıkar çıkmaz" çalışmaya hazır akıllı sistemler oluşturmasına olanak tanır... bu nedenle, elektrik ve akışkan gücüyle çalışan tahrik (doğrusal hareket dahil) ve hareket kontrolleri hakkında yalnızca temel bir anlayışa sahip mühendisler için belki de en faydalı olanlardır. Kullanıcılar, strok, iş parçası ağırlığı ve çevrim süresi gibi parametreleri girer ve bu da çevrimiçi aracın CAD ortamında doğrulanabilen bir çıktı oluşturur. Ardından gelen boyutlandırma ve yapılandırma istemleriyle, Kartezyen robot, pres makinesi veya birleştirme makinesi gibi eksiksiz bir mekatronik çözüm için tüm bileşenler tek seferde belirlenebilir. Bu, mühendislerin tek bir tedarikçiden eksiksiz bir çözüm elde etmelerini sağlayan bir seçenektir; önceden programlanmış hareket dizileriyle birlikte gönderilen ve tak-çalıştır uygulamasına hazır entegre bir sistem alırlar.

Daha akıllı, daha basit operasyonel kontrol

Akıllı mekatronik, genellikle gerçek zamanlı durum izleme için sensörler içeren "şeffaf" üretim süreçleriyle verimliliği ve esnekliği artırabilir.

Bazı üreticilerin bu tür izlemeyi desteklemek için operasyona özel mekatronik fonksiyon kitleri sunduğunu düşünün. Örneğin, bir pres makinesi için bir fonksiyon kiti, presleme ve birleştirme montaj işlemlerini desteklemek üzere bir elektromekanik silindir, servo sürücü, motor, kontrol ünitesi, sensörler ve operatör yazılımı içerebilir. Bu tür bir fonksiyon kiti kullanılarak üretilen makinelerin uygulanması kolaydır, çünkü bileşenler önceden yüklenmiş işletim yazılımıyla birlikte gelir… ve servo sürücüde çalışmaya hazır otomatik parametreleme bulunur; bu nedenle makineyi çevrimiçi hale getirmek için hareket kontrol programlama bilgisine gerek yoktur. Yazılım, operatörlerin sezgisel olarak üretim dizileri oluşturmasına olanak tanıyan sürükle ve 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 uygulamasında bu tür sensörler, bilyeleri 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 sıralarını doğru şekilde çalıştırdığından emin olarak kalite kontrolü de gerçekleştirebilir. Bir pres makinesinde bu tür sıralar genellikle saatte yüzlerce hatta binlerce kez tekrarlandığından, sistemin kontrolörü her hareket döngüsünün ölçümlerini kaydeder ve ardından depolama için iletir. Operatörler daha sonra kontrolör paketindeki araçları kullanarak işlem sonuçlarının görselleştirmelerini oluşturabilirler. Bunlar, presleme kuvvetlerinin işlem eşiklerini aşıp aşmadığını veya karşılayamadığını haritalandırabilir… ve operatörlerin iş istasyonlarında gerçek zamanlı olarak kuvvet-yer değiştirme eğrilerini analiz etmelerini sağlayabilir. Bu tür veriler, deneyimli makine operatörlerinin, uzman yazılım mühendisleri tarafından herhangi bir özel programlama veya kalite analizi geliştirme gerektirmeden en üst düzey üretim kalitesini ve verimliliğini korumasını sağlar.

Ek olarak, veriler sistem arayüzleri aracılığıyla tesis genelindeki veya bulut tabanlı üretim analitiği sistemlerine de aktarılabiliyor... bu da akıllı mekatronik sistemini bir şirketin Endüstri 4.0 platformunun ayrılmaz bir bileşeni haline getiriyor.

Benzer yetenekler, alma-yerleştirme veya taşıma işlemleri için Kartezyen taşıma robotları gibi doğrusal hareket sistemleri de dahil olmak üzere diğer fabrika otomasyon senaryoları için de kullanılmaktadır. Bu sistemler, eksiksiz taşıma sistemleri için gerekli olan tüm doğrusal modülleri, aktüatörleri ve uç efektörleri, kablolamayı, sensörleri, elektrikli tahrik sistemlerini ve kontrolörleri boyutlandırmak ve belirlemek için benzer çevrimiçi yapılandırma araçlarını kullanır.

Akıllı mekatronik uygulamaları pratikte

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

Birçok şirkette veya sistem entegratöründe, mekanik mühendisliği grubunun bir grup bileşenin özelliklerini belirlemek ve siparişini vermekle, elektrik grubunun ise kendi bileşenlerini sipariş etmekle sorumlu olması yaygındır. Bu tür düzenlemeler satın alma departmanı için daha zorlayıcıdır ve mühendislik personeli, her şeyin fiziksel olarak bir araya getirilmesi ve belirtildiği gibi çalışmasını sağlamak için programlanmasıyla görevlendirilir.

Akıllı mekatronik konsepti bu paradigmayı değiştiriyor ve bu süreçte mühendislerin zamanlarını ve kaynaklarını daha karmaşık ve zorlu tasarım sorunlarına ayırmalarına olanak tanıyor. Şüphesiz ki, akıllı mekatronik teknolojisinin sunduğu faydalar ve avantajlar, üreticilerin Endüstri 4.0 gereksinimlerini desteklemek için yerleşik zeka ve sensör teknolojisine sahip, üretime hazır daha fazla sistem geliştirmelerine yardımcı olacaktır.

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