今天的制造系统oem和自动化终端用户不断寻求技术进步,以帮助他们的生活更轻松。工业4.0的创新刺激了一种新的智能技术,它结合了数字电子和通信接口,使其更加复杂、功能更强大、使用更方便。
由Richard Hansen•高级自动化工程师|博世Rexroth公司
随着越来越多的制造公司拥抱行业4.0现就是技术,新兴智能机电一体化技术正在为机器提供更大的智力和多功能性。这些高级系统也更容易指定,订购和部署过去选项 - 将其值增强到OEM和最终用户。
了解智能机电一体化的功能可以帮助系统设计工程师遵守如何最好地利用这些机电一体化,使其制造解决方案具有竞争力。
现代机电一体化是集成和多功能的
Mechatronics是将不同的机械和电子元件组合到专用于特定任务的解决方案的系统和子组件。在运动世界中,两个示例是产品组装和机电线性运动系统和笛卡尔机器人满足的运输。机电一体化的核心是电子电机,控制,传感器和线性组件的紧密集成。
机电一体化可以被视为行业4.0技术的先行者。
智能机电一体化采用概念进一步实现了概念 - 采用完整解决方案的形式,包括先进的传感器和操作员友好的控制器平台。这些系统产生:
•机器性能实时数据
•适用的制造质量的实时数据
•精确控制和执行运动序列
自动跟踪生产数据和产量
•与机器级和植物植物管理系统轻松连接
上图:智能机电一体化系统通过实现实时状态监测和预测性维护,支持透明的生产过程。
智能机电一体化步骤一步:在线配置
智能机电一体化比以前的机电一体化系统更快,更容易设计和佣金。这很有帮助,因为机电一体化是他们的本性非常复杂 - 要求多个线性组件,驱动器,控制器和操作员接口的同时考虑和尺寸......然后仔细组合。
指定、购买和调试智能机电设备的第一步是利用可通过供应商门户访问的在线工具。这些配置工具让工程师可以构建出“开箱即用”的智能系统,只需极少的编程……因此,对于那些对电气和流体动力驱动(包括线性运动)和运动控制有基本了解的工程师来说,这可能是最有帮助的。用户输入诸如行程、工件重量和循环时间等参数,然后生成可在在线工具的CAD环境中验证的输出。以下大小和配置器提示,可以一次性指定完整机电解决方案的所有组件,例如笛卡尔机器人、压力机或联接机。这是一种让工程师从单一供应商获得完整解决方案的选择——接收一个集成系统,该系统附带预先编程的运动序列,可用于即插即用生产。
更聪明,操作控制更简单
智能机电一体化可以提高生产力和灵活性,通常具有“透明”生产过程 - 具有用于实时状况监测的传感器。
只需考虑一些制造商如何提供特定于特定的机电功能套件以支持这种监控。例如,用于按压机的一个功能套件可能包括机电气缸,伺服驱动器,电机,控制器,传感器和操作员软件,以支持按压和加入装配操作。使用这种功能套件构建的机器易于实现,因为组件随附操作软件预装...并自动参数化准备好在伺服驱动器上运行 - 因此不需要动作控制编程知识来在线携带机器。该软件具有拖放图形用户界面(GUI),可让操作员直观地构建生产序列 - 例如将球轴承压入壳体中。
此外,机器可以带有集成力传感器来测量和跟踪操作。例如,轴承压力机应用中的这种传感器可以跟踪线性致动器,以确保它施加精确的右力以将球插入其轴承壳体中。同时,系统控制还可以通过确保致动器正确地通过其精确控制的序列来执行质量控制。由于压制机上的序列通常每小时重复数百甚至数千次,系统的控制器记录,然后向前转发以存储每个运动周期的测量值。然后,运营商可以使用控制器包中的工具来创建过程结果的可视化。这些可能会映射压力是否超过或未能满足进程阈值......并让运营商在其工作站实时分析力 - 位移曲线。此类数据让经验丰富的机器运营商维护最高的制造质量和生产力SAN,由专家软件工程师提供任何专业的编程或优质的分析开发。
此外,还可以通过系统界面导出数据或基于云的制造分析系统来导出...使智能机电一体化系统成为公司行业4.0平台的一组组件。
对于其他工厂自动化方案,还部署了类似的功能,包括线性运动系统,如笛卡尔处理机器人,用于挑选或运输操作。它们使用类似的在线配置工具来规模,并指定完整处理系统所需的所有线性模块,执行器和最终效果,布线,传感器,电动驱动器和控制器。
智能机电一体化应用中的应用
智能机电一体化证明了复杂的技术可以用更简单的方式解决复杂的工程问题。在一个常见的行业场景中,机器制造商通常试图通过订购和集成独立的组件来开发自己的机电一体化组件——线性执行器、控制器、电源、末端执行器等等。这个过程通常是繁琐和耗时的。
在许多公司或系统集成商中,机械工程组负责指定和订购一组组件,而电气组订购其组件,这是很常见的。对于采购部门来说,这样的安排更具挑战性,工程人员的任务是将所有的设备装配在一起,并对其进行编程,以确保其按照指定的方式工作。
智能机电一体化的概念改变了这种模式,并在此过程中解放了工程师,使他们能够将时间和资源投入到更复杂和更具挑战性的设计问题上。
考虑一个真实的插件和生产智能机电一体化示例。领先的传感器制造商正在为各种类型的旋转编码器设置新的装配线。新系列旨在具有高度灵活和经济的,能够在小批次中制作不同的产品,精确按压和加入过程以及用于质量保证的过程数据的自动文档。该公司选择使用智能功能套件进行按压,作为预配置的完整包装,需要零编程。结果,传感器制造商能够在开始操作之前在很短的时间内设置线路。
一个关键的生产步骤正准确地按压小盖子,以最高的精度置于传感器壳体上。智能功能套件适用于2至30kN的力,并结合标准组件,如EMC机电气缸,力传感器,伺服电机,驱动控制器和工业PC。浏览器的HMI软件也可以通过平板电脑操作。
而不是富费地写作迫切流程的代码,在视觉上进行编程。通过拖放选择软件块,组合它们,输入参数,工作流程完成。驱动器控制器自动参数,并通过调试过程引导用户直观地引导用户。另外,可以将过程数据显示为实时,并且被认为是IT系统中的力位移曲线,以进行质量保证管理和分析目的。
毫无疑问,智能机电一体化技术提供的好处和优势将帮助制造商建立更多的生产准备系统,内置智能和传感器技术,以支持工业4.0的要求。
Although the smart mechatronics concept is very intuitive, it’s still important to work with mechatronics suppliers whose portfolios and engineering expertise encompass the full range of components — linear motion products, controllers, servo drives and operator software — necessary to build complete, high-performance mechatronics solutions. It’s also important to assess the quality and ease of use of their configuration tools, to make certain that the ease of use promised by the smart mechatronics movements — from start to finish — is fully delivered. This helps to ensure that machine builders and end users can fully leverage the plug-and-produce benefits of smart mechatronics in their operations.
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