Структура, компоненти, електроніка, ремонтопридатність.

Поєднання механіки, електротехніки, програмування та управління не є легким завданням. Але інтеграція технологічних досягнень та зосередження на цих п'яти областях може спростити процес та забезпечити легкість використання мехатроніки.

Сьогоднішні швидкі цикли розробки продуктів та стрімкий розвиток технологій призвели до потреби в більшій міждисциплінарній інженерії. Там, де раніше інженер-механік міг зосередитися виключно на апаратному забезпеченні, інженер-електрик — на проводці та друкованих платах, а інженер-системотехнік — на програмному забезпеченні та алгоритмічному програмуванні, галузь мехатроніки об'єднує ці області, створюючи фокус на комплексному рішенні для руху. Досягнення та інтеграція всіх трьох галузей спрощують проектування мехатроніки.

Саме це спрощення є рушійною силою розвитку робототехніки та багатоосьових декартових систем для промислового використання та виробництва, автоматизації для споживчих ринків у кіосках та системах доставки, а також швидкого впровадження 3D-принтерів у мейнстрімну культуру.

Ось п'ять ключових факторів, які разом призводять до легшого проектування мехатроніки.

1. Інтегровані лінійні напрямні та структура

У машинобудуванні підшипникові та лінійні напрямні вузли існують так давно, що часто механіка системи руху розглядається як другорядна думка. Однак досягнення в матеріалах, конструкції, функціях та методах виробництва роблять доцільним розгляд нових варіантів.

Наприклад, попередньо спроектоване вирівнювання, вбудоване в паралельні рейки під час виробничого процесу, означає меншу вартість завдяки меншій кількості компонентів, більшій точності та меншій кількості змінних, що впливають на довжину рейки. Такі паралельні рейки також покращують монтаж, оскільки усувається необхідність використання кількох кріплень та ручного вирівнювання.

У минулому майже гарантовано було, що незалежно від обраної інженером системи лінійних напрямних, йому також доведеться враховувати монтажні пластини, опорні рейки або інші конструкції для забезпечення необхідної жорсткості. Новіші компоненти інтегрують опорні конструкції в саму лінійну рейку. Цей перехід від проектування окремих компонентів до інженерних цільних конструкцій або інтегрованих вузлів зменшує кількість компонентів, а також скорочує витрати та робочу силу.

2. Компоненти передачі енергії

Вибір правильного механізму приводу або компонентів передачі потужності також є важливим фактором. Процес вибору, який включає балансування правильної швидкості, крутного моменту та точності роботи з двигуном та електронікою, починається з розуміння того, які результати може забезпечити кожен тип приводу.

Подібно до трансмісії в автомобілі, що працює на четвертій передачі, ремінні передачі підходять для застосувань, де потрібні максимальні швидкості при тривалих ходах. На протилежному кінці спектра продуктивності знаходяться кулькові та ходові гвинти, які більше схожі на автомобільні з потужною та чутливою першою та другою передачами. Вони пропонують хороший крутний момент, чудово справляючись із швидким стартом, зупинкою та зміною напрямку. На діаграмі показано різницю між швидкістю ременів та крутним моментом гвинтів.

Подібно до лінійних рейок, попередньо спроектоване вирівнювання – це ще одна область, де конструкція ходового гвинта вдосконалилася для забезпечення більшої повторюваності в динамічних застосуваннях. Використовуючи муфту, зверніть увагу на вирівнювання двигуна та гвинта, щоб усунути «хитання», яке знижує точність і термін служби. У деяких випадках муфту можна повністю виключити, а гвинт прикріпити безпосередньо до двигуна, що безпосередньо об'єднає механічні та електричні компоненти, позбавляючи їх необхідності, підвищуючи жорсткість і точність, одночасно знижуючи вартість.

3. Електроніка та електропроводка

Традиційні конфігурації електроніки в системах керування рухом включають складні схеми підключення, а також шафи та монтажні елементи для складання та розміщення всіх компонентів. Результатом часто є система, яка не оптимізована, а також її важко налаштовувати та обслуговувати.

Новітні технології пропонують системні переваги, розміщуючи драйвер, контролер і підсилювач безпосередньо на «розумному» двигуні. Це не тільки зменшує простір, необхідний для розміщення додаткових компонентів, але й зменшує загальну кількість компонентів, а також спрощує кількість роз'ємів і проводки, що зменшує потенційну помилку, одночасно заощаджуючи кошти та робочу силу.

4. Розроблено для виробництва (DFM)

• Брекетизація

Поряд із легшим складанням рейок інтегрованих конструкцій, досвід і новітні технології, такі як 3D-друк, розширюють ваші можливості створення прототипів мехатронних і роботизованих вузлів за стандартами DFM. Наприклад, виготовлення спеціальних з'єднувальних кронштейнів для систем руху часто було дорогим і трудомістким для обробки в інструментальному цеху або виробничому цеху. Сьогодні 3D-друк дозволяє створювати CAD-модель, надсилати її на 3D-принтер і отримувати готову модель деталі за частку часу та за частку вартості.

• Конекторизація

Ще однією областю DFM, яка вже була розглянута, є використання інтелектуальних двигунів, які розміщують електроніку безпосередньо на двигуні, що спрощує складання. Крім того, новіші технології, які об'єднують роз'єми, кабелі та систему управління кабелями в одному корпусі, спрощують складання та усувають потребу в традиційних, важких, пластикових ланцюгових кабель-носіях.

5. Довгострокова ремонтопридатність

Новіші технології та досягнення в конструкції впливають не лише на початкову технологічність, але й на подальшу ремонтопридатність системи. Наприклад, переміщення контролера та приводу на борт двигуна спрощує будь-яке усунення несправностей, яке може знадобитися. Доступ до двигуна та електроніки є простим та зручним. Крім того, багато систем тепер можна об'єднати в мережу, що дозволяє отримати доступ практично з будь-якого місця для проведення дистанційної діагностики.