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#Tendenze
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5 Tasti per "Meccatronica resa facile"
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Struttura, componenti, cablaggio elettronico, manutenibilità.
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Riunire l'ingegneria meccanica, elettrica, di programmazione e di controllo non è facile. Ma l'integrazione dei progressi tecnologici, e la concentrazione su questi cinque settori, può semplificare il processo e garantire che la meccatronica sia resa semplice.
I rapidi cicli di sviluppo dei prodotti di oggi e i rapidi progressi della tecnologia hanno spinto la necessità di una maggiore ingegneria interdisciplinare. Dove una volta l'ingegnere meccanico poteva concentrarsi solo sull'hardware, l'ingegnere elettrico sul cablaggio e sui circuiti e l'ingegnere di controllo sul software e sulla programmazione algoritmica, il campo della meccatronica riunisce queste aree creando un focus per una soluzione di movimento completa. I progressi e l'integrazione di tutti e tre i campi insieme ottimizzano la progettazione meccatronica.
È questa semplificazione che sta guidando i progressi della robotica e dei sistemi cartesiani multiasse per usi industriali e di produzione, l'automazione per i mercati di consumo nei chioschi e nei sistemi di consegna, insieme alla rapida accettazione delle stampanti 3D nella cultura mainstream.
Ecco cinque fattori chiave che, messi insieme, si traducono in una progettazione meccatronica più semplice.
1. Guide lineari integrate e struttura
Nella progettazione delle macchine, i gruppi di cuscinetti e guide lineari sono in circolazione da così tanto tempo, che spesso la meccanica di un sistema di movimento viene trattata come un ripensamento. I progressi nei materiali, nel design, nelle caratteristiche e nei metodi di produzione, tuttavia, rendono utile prendere in considerazione nuove opzioni
Ad esempio, l'allineamento pre-ingegnerizzato costruito in guide parallele durante il processo di produzione significa meno costi a causa di un minor numero di componenti, una maggiore precisione e meno variabili in gioco sulla lunghezza di una guida. Queste guide parallele migliorano anche l'installazione perché vengono eliminati gli elementi di fissaggio multipli e l'allineamento manuale.
In passato era quasi una garanzia che qualsiasi sistema di guida lineare scelto da un ingegnere avrebbe dovuto prendere in considerazione anche piastre di montaggio, guide di supporto o altre strutture per la necessaria rigidità. I componenti più recenti integrano le strutture di supporto nella guida lineare stessa. Questo passaggio dalla progettazione di singoli componenti a quella di monoblocchi o sottoinsiemi integrati riduce il numero di componenti, riducendo al contempo i costi e la manodopera.
2. Componenti per la trasmissione di potenza
Un altro fattore è la scelta del giusto meccanismo di azionamento o dei componenti di trasmissione di potenza. Il processo di selezione, che consiste nel bilanciare la giusta velocità, la coppia e le prestazioni di precisione con il motore e l'elettronica, inizia con la comprensione dei risultati che ogni tipo di azionamento può produrre.
Proprio come la trasmissione in un'auto che funziona in quarta marcia, le trasmissioni a cinghia sono adatte ad applicazioni in cui sono richieste velocità massime su corse di lunghezza estesa. All'estremità opposta dello spettro delle prestazioni ci sono le viti a sfera e le viti di piombo che sono più simili a una macchina con una prima e una seconda marcia potenti e reattive. Offrono un buon momento torcente, pur eccellendo nelle partenze, negli arresti e nei cambi di direzione rapidi. Il grafico mostra le differenze tra la velocità delle cinghie e la coppia delle viti.
Analogamente ai progressi delle guide lineari, l'allineamento pre-ingegnerizzato è un'altra area in cui la progettazione delle viti in piombo è avanzata per offrire una maggiore ripetibilità nelle applicazioni dinamiche. Quando si utilizza un accoppiatore, prestare attenzione all'allineamento del motore e della vite per eliminare il "traballante" che riduce la precisione e la durata. In alcuni casi, l'accoppiatore può essere eliminato completamente e la vite fissata direttamente al motore, fondendo direttamente la meccanica e l'elettrica, eliminando i componenti, aumentando la rigidità e la precisione, riducendo i costi.
3. Elettronica e cablaggio
Le configurazioni convenzionali per l'elettronica nelle applicazioni di controllo del movimento includono complicate disposizioni di cablaggio, insieme agli armadi e all'hardware di montaggio per assemblare e alloggiare tutti i componenti. Il risultato è spesso un sistema che non è ottimizzato, oltre ad essere difficile da regolare e mantenere.
Le tecnologie emergenti offrono vantaggi di sistema posizionando il driver, il controllore e l'amplificatore direttamente su un motore "intelligente". Non solo viene eliminato lo spazio necessario per alloggiare i componenti aggiuntivi, ma il numero complessivo dei componenti viene ridotto e il numero dei connettori e dei cablaggi viene semplificato, riducendo il potenziale di errore e risparmiando costi e manodopera.
4. Progettato per la produzione (DFM)
- Bracketization
Insieme alla facilità di assemblaggio su rotaia di progetti integrati, l'esperienza e le tecnologie emergenti come la stampa 3D aumentano la vostra capacità di creare prototipi meccatronici e assemblaggi robotici secondo gli standard DFM. Ad esempio, le staffe di connessione personalizzate per i sistemi di movimento sono state spesso costose e lunghe da lavorare attraverso una sala utensili o un'officina di produzione. Oggi la stampa 3D consente di creare un modello CAD, di inviarlo alla stampante 3D e di avere una parte del modello utilizzabile in una frazione del tempo e ad un costo ridotto.
- Connessione
Un'altra area del DFM che è stata già trattata è l'uso di motori intelligenti che mettono l'elettronica direttamente sul motore, rendendo più facile il montaggio. Oltre a ciò, le nuove tecnologie che integrano connettori, cablaggio e gestione dei cavi in un unico pacchetto, semplificano l'assemblaggio ed eliminano la necessità dei tradizionali e pesanti portacavi a catena in plastica.
5. Manutenibilità a lungo termine
Le tecnologie più recenti e i progressi nella progettazione non solo influiscono sulla producibilità iniziale, ma possono anche influenzare la manutenibilità di un sistema. Ad esempio, spostando il controllore e l'azionamento a bordo del motore si semplifica la risoluzione dei problemi che possono essere necessari. L'accesso al motore e all'elettronica è semplice e lineare. Inoltre, molti sistemi possono ora essere collegati in rete consentendo l'accesso da qualsiasi postazione per eseguire la diagnostica remota.