Сучасні виробники оригінального обладнання та кінцеві користувачі автоматизованих систем постійно шукають технологічні досягнення, які полегшать їхнє життя. Інновації Індустрії 4.0 стимулювали появу нового класу інтелектуальних технологій, які поєднують цифрову електроніку та комунікаційні інтерфейси для більшої витонченості, функціональності та зручності використання.

Оскільки все більше виробничих компаній впроваджують технології, готові до Індустрії 4.0, нові технології інтелектуальної мехатроніки надають машинам більший інтелект та універсальність. Ці передові системи також легше специфікувати, замовляти та розгортати, ніж попередні варіанти, що підвищує їхню цінність для виробників оригінального обладнання та кінцевих користувачів.

Розуміння можливостей інтелектуальної мехатроніки може допомогти інженерам-конструкторам систем оцінити, як найкраще використовувати цю мехатроніку, щоб зробити свої виробничі рішення висококонкурентними.

Сучасна мехатроніка є інтегрованою та універсальною

Мехатроніка – це системи та вузли, що поєднують різнорідні механічні та електронні компоненти в рішення, призначені для виконання конкретних завдань. У світі руху двома прикладами є складання та транспортування виробів, що забезпечуються мехатронними системами лінійного руху та декартовими роботами. Основою мехатроніки є тісна інтеграція електронних двигунів, елементів керування, датчиків та лінійних компонентів. Мехатроніку можна вважати попередником технологій Індустрії 4.0.

Розумна мехатроніка розвиває цю концепцію далі, пропонуючи комплексні рішення, що включають передові датчики та зручні для оператора платформи контролерів. Ці системи забезпечують:

• Дані про продуктивність машини в режимі реального часу
• Дані про якість виробництва в режимі реального часу, якщо це можливо
• Точний контроль та виконання послідовностей рухів
• Автоматизоване відстеження виробничих даних та пропускної здатності
• Легке підключення до систем управління на рівні машин та всього підприємства

Розумна мехатроніка, крок перший: онлайн-конфігурація

Розумна мехатроніка швидше та простіше проектується та вводиться в експлуатацію, ніж попередні мехатронні системи. Це корисно, оскільки мехатроніка за своєю природою є досить складною — вимагає одночасного врахування та визначення розмірів кількох лінійних компонентів, приводів, контролерів та інтерфейсів оператора… а потім їх ретельного поєднання.

Першим кроком у визначенні, придбанні та введенні в експлуатацію інтелектуальної мехатронної машини є використання онлайн-інструментів, доступних через портали постачальників. Ці інструменти конфігурації дозволяють інженерам створювати інтелектуальні системи, готові до роботи «з коробки» з мінімальним програмуванням… тому, мабуть, найбільш корисні для інженерів, які мають лише базове розуміння електричного та гідравлічного приводу (включаючи лінійний рух) та керування рухом. Користувачі вводять такі параметри, як хід, вага заготовки та час циклу, що потім генерує результат, який можна перевірити в середовищі CAD онлайн-інструменту. За допомогою наступних підказок щодо визначення розмірів та конфігуратора всі компоненти для повного мехатронного рішення, такі як декартовий робот, пресувальний верстат або з'єднувальний верстат, можна вказати за один раз. Це опція, яка дозволяє інженерам отримати повне рішення від одного постачальника — інтегровану систему, що постачається з попередньо запрограмованими послідовностями рухів, готовими до впровадження «підключи та виробляй».

Розумніше та простіше управління операціями

Розумна мехатроніка може підвищити продуктивність та гнучкість, зазвичай за допомогою «прозорих» виробничих процесів — за допомогою датчиків для моніторингу стану в режимі реального часу.

Просто подумайте, як деякі виробники пропонують спеціалізовані мехатронні функціональні комплекти для підтримки такого моніторингу. Наприклад, один функціональний комплект для пресової машини може включати електромеханічний циліндр, сервопривід, двигун, контролер, датчики та програмне забезпечення оператора для підтримки операцій пресування та з'єднання. Машини, побудовані з використанням такого функціонального комплекту, легко впроваджувати, оскільки компоненти постачаються з попередньо встановленим операційним програмним забезпеченням… та автоматичною параметризацією, готовою до роботи на сервоприводі, тому для запуску машини не потрібні знання програмування керування рухом. Програмне забезпечення має графічний інтерфейс користувача (GUI) з функцією перетягування, який дозволяє операторам інтуїтивно створювати виробничі послідовності, наприклад, запресовувати кулькові підшипники в корпус.

Крім того, машина може бути оснащена вбудованим датчиком сили для вимірювання та відстеження операцій. Наприклад, такі датчики в пресі для підшипників можуть відстежувати лінійний привід, щоб гарантувати, що він застосовує саме ту силу, яка потрібна для вставки кульок у корпус підшипника. Тим часом, системи керування також можуть виконувати контроль якості, забезпечуючи правильне виконання приводами своїх точно контрольованих послідовностей. Оскільки такі послідовності на пресовій машині зазвичай повторюються сотні або навіть тисячі разів на годину, контролер системи записує, а потім пересилає для зберігання вимірювання кожного циклу руху. Потім оператори можуть використовувати інструменти в пакеті контролера для створення візуалізацій результатів процесу. Вони можуть відображати, чи перевищували сили пресування порогові значення процесу, чи не досягали їх... і дозволяти операторам аналізувати криві сили-зміщення в режимі реального часу на своїх робочих станціях. Такі дані дозволяють досвідченим операторам верстатів підтримувати найвищу якість виробництва та продуктивність без будь-якого спеціалізованого програмування або розробки аналітики якості досвідченими інженерами-програмістами.

Крім того, дані також можна експортувати через системні інтерфейси до загальнозаводських або хмарних систем виробничої аналітики… що робить систему інтелектуальної мехатроніки невід'ємним компонентом платформи Industry 4.0 компанії.

Подібні можливості також розгортаються для інших сценаріїв автоматизації виробництва, включаючи системи лінійного руху, такі як декартові маніпулюючі роботи для операцій захоплення та розміщення або транспортування. Вони використовують аналогічні онлайн-інструменти конфігурації для визначення розмірів та визначення всіх лінійних модулів, виконавчих механізмів та кінцевих ефекторів, кабелів, датчиків, електроприводів та контролера, необхідних для повноцінних систем маніпуляцій.

Розумні мехатронічні застосування в дії

Розумна мехатроніка демонструє, як складні технології можуть вирішувати складні інженерні проблеми простішим способом. У типових галузевих сценаріях машинобудівники зазвичай намагаються розробляти власні мехатронні вузли, замовляючи та інтегруючи окремі компоненти — лінійні приводи, контролери, джерела живлення, кінцеві механізми тощо. Цей процес часто є громіздким та трудомістким.

У багатьох компаніях або системних інтеграторах часто група машинобудування відповідає за специфікацію та замовлення одного набору компонентів, тоді як група електротехніки замовляє свої компоненти. Такі домовленості є складнішими для відділу закупівель, і інженерний персонал має завдання зібрати все це разом фізично та запрограмувати, щоб забезпечити належну роботу.

Концепція інтелектуальної мехатроніки змінює цю парадигму та, водночас, звільняє інженерів, щоб вони могли присвятити час та ресурси більш складним та складним питанням проектування. Безсумнівно, переваги та переваги, що пропонуються технологією інтелектуальної мехатроніки, допоможуть виробникам створювати більше систем, готових до виробництва, з вбудованими інтелектуальними та сенсорними технологіями для підтримки вимог Індустрії 4.0.

Хоча концепція інтелектуальної мехатроніки є дуже інтуїтивно зрозумілою, все ж важливо працювати з постачальниками мехатроніки, чиї портфоліо та інженерний досвід охоплюють повний спектр компонентів — продукти лінійного руху, контролери, сервоприводи та програмне забезпечення для операторів — необхідних для створення комплексних, високопродуктивних мехатронних рішень. Також важливо оцінити якість та простоту використання їхніх інструментів конфігурації, щоб переконатися, що простота використання, обіцяна інтелектуальними мехатронними рухами — від початку до кінця — повністю забезпечується. Це допомагає гарантувати, що виробники машин та кінцеві користувачі можуть повною мірою використовувати переваги інтелектуальної мехатроніки «підключи та виробляй» у своїх операціях.