Automatische Übersetzung anzeigen
Dies ist eine automatisch generierte Übersetzung. Wenn Sie auf den englischen Originaltext zugreifen möchten, klicken Sie hier
#Produkttrends
{{{sourceTextContent.title}}}
5 Tasten zu "Mechatronik leicht gemacht
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Struktur, Komponenten, Elektronikverkabelung, Wartbarkeit.
{{{sourceTextContent.description}}}
Die Zusammenführung von Mechanik, Elektrik, Programmierung und Steuerungstechnik ist nicht ganz einfach. Aber die Integration von technologischen Fortschritten und die Konzentration auf diese fünf Bereiche kann den Prozess vereinfachen und dafür sorgen, dass die Mechatronik leicht gemacht wird.
Die heutigen schnellen Produktentwicklungszyklen und der rasche technologische Fortschritt haben den Bedarf an mehr interdisziplinärer Entwicklung gefördert. Während sich früher der Maschinenbauer nur auf die Hardware, der Elektrotechniker auf die Verdrahtung und die Leiterplatten und der Steuerungstechniker auf die Software und die algorithmische Programmierung konzentrieren konnte, führt der Bereich Mechatronik diese Bereiche zusammen und bildet den Schwerpunkt für eine komplette Bewegungslösung. Fortschritte in und die Integration aller drei Bereiche zusammen rationalisieren das Mechatronikdesign.
Es ist diese Vereinfachung, die die Fortschritte in der Robotik und den kartesischen Mehrachssystemen für industrielle Anwendungen und die Fertigung, die Automatisierung für Verbrauchermärkte in Kiosken und Liefersystemen sowie die schnelle Akzeptanz von 3D-Druckern in der Mainstream-Kultur vorantreibt.
Hier sind fünf Schlüsselfaktoren, die zusammengenommen zu einer leichteren Mechatronikgestaltung führen.
1. Integrierte Linearführungen und Struktur
In der Maschinenkonstruktion gibt es Lager- und Linearführungseinheiten schon so lange, dass die Mechanik eines Bewegungssystems oft als Nachkömmling behandelt wird. Fortschritte bei Materialien, Design, Eigenschaften und Herstellungsverfahren machen es jedoch lohnenswert, neue Optionen zu erwägen
Zum Beispiel bedeutet eine vorgefertigte Ausrichtung, die während des Herstellungsprozesses in parallele Schienen eingebaut wird, weniger Kosten durch weniger Komponenten, höhere Präzision und weniger Spielraum über die Länge einer Schiene. Solche parallelen Schienen verbessern auch die Installation, da Mehrfachbefestigungen und manuelle Ausrichtung entfallen.
In der Vergangenheit war es fast eine Garantie dafür, dass ein Ingenieur bei der Wahl eines Linearführungssystems auch Montageplatten, Tragschienen oder andere Strukturen für die erforderliche Steifigkeit berücksichtigen musste. Neuere Komponenten integrieren Tragkonstruktionen in die Linearschiene selbst. Diese Verlagerung von der Konstruktion einzelner Komponenten hin zu einteiligen Konstruktionen oder integrierten Unterbaugruppen reduziert die Anzahl der Komponenten und senkt gleichzeitig die Kosten und den Arbeitsaufwand.
2. Komponenten der Kraftübertragung
Auch die Auswahl der richtigen Antriebsmechanik oder der Kraftübertragungskomponenten ist ein Faktor. Der Auswahlprozess, bei dem es darum geht, die richtige Drehzahl, das richtige Drehmoment und die richtige Präzisionsleistung mit dem Motor und der Elektronik auszubalancieren, beginnt mit dem Verständnis der Ergebnisse, die jede Art von Antrieb erzielen kann.
Ähnlich wie das Getriebe in einem Auto, das im vierten Gang arbeitet, eignen sich Riemenantriebe für Anwendungen, bei denen Höchstgeschwindigkeiten über große Längenhübe erforderlich sind. Am anderen Ende des Leistungsspektrums stehen Kugelgewindetriebe, die eher einem Auto mit einem leistungsstarken ersten und zweiten Gang ähneln. Sie bieten ein gutes Drehmoment und sind hervorragend geeignet für schnelle Starts, Stopps und Richtungswechsel. Die Tabelle zeigt die Unterschiede zwischen der Geschwindigkeit von Riemen und dem Drehmoment von Schrauben.
Ähnlich wie bei den Linearschienenführungen ist die vorgefertigte Ausrichtung ein weiterer Bereich, in dem das Design der Leitspindel weiterentwickelt wurde, um eine größere Wiederholgenauigkeit bei dynamischen Anwendungen zu erreichen. Bei der Verwendung einer Kupplung ist auf die Ausrichtung von Motor und Schrauben zu achten, um ein "Wackeln" zu vermeiden, das die Präzision und Lebensdauer verringert. In einigen Fällen kann die Kupplung komplett entfallen und die Schraube direkt am Motor befestigt werden, wodurch die Mechanik und die Elektrik direkt zusammengeführt werden, wodurch Bauteile wegfallen, die Steifigkeit und die Präzision erhöht und gleichzeitig die Kosten gesenkt werden.
3. Elektronik und Verkabelung
Konventionelle Konfigurationen für die Elektronik in Motion-Control-Anwendungen umfassen komplizierte Verdrahtungsvorgänge sowie die Schränke und Montagehardware zur Montage und Unterbringung aller Komponenten. Das Ergebnis ist oft ein nicht optimiertes System, das zudem schwierig einzustellen und zu warten ist.
Neuere Technologien bieten Systemvorteile, indem Treiber, Controller und Verstärker direkt auf einen "intelligenten" Motor aufgesetzt werden. Nicht nur der Platzbedarf für die Unterbringung der zusätzlichen Komponenten entfällt, sondern die Gesamtzahl der Komponenten wird reduziert und die Anzahl der Steckverbinder und Verkabelung vereinfacht, was das Fehlerpotenzial reduziert und gleichzeitig Kosten und Arbeitsaufwand spart.
4. Entwickelt für die Fertigung (DFM)
- Einklammerung
Zusammen mit der einfacheren Schienenmontage von integrierten Designs, erhöhen Erfahrung und aufkommende Technologien wie 3D-Druck Ihre Fähigkeit, mechatronische und robotergestützte Prototypen nach DFM-Standards zu erstellen. Beispielsweise waren kundenspezifische Anschlusshalterungen für Bewegungssysteme oft kostspielig und zeitaufwendig in der Verarbeitung durch einen Werkzeugraum oder eine Fertigungshalle. Mit dem 3D-Druck können Sie heute ein CAD-Modell erstellen, an den 3D-Drucker senden und in einem Bruchteil der Zeit und zu einem Bruchteil der Kosten ein brauchbares Modellteil erhalten.
- Konnektorisierung
Ein weiterer Bereich des DFM, der bereits abgedeckt wurde, ist der Einsatz von intelligenten Motoren, die die Elektronik direkt auf den Motor aufsetzen und so die Montage erleichtern. Darüber hinaus vereinfachen neuere Technologien, die Steckverbinder, Verkabelung und Kabelmanagement in einem Paket integrieren, die Montage und machen die traditionellen, schweren Kunststoffkettenkabelträger überflüssig.
5. Langfristige Wartbarkeit
Neuere Technologien und Fortschritte im Design beeinflussen nicht nur die Herstellbarkeit im Vorfeld, sondern können auch die laufende Wartbarkeit eines Systems beeinflussen. Beispielsweise wird durch das Verschieben des Reglers und des Antriebs an Bord des Motors die eventuell erforderliche Fehlersuche vereinfacht. Der Zugang zu Motor und Elektronik ist übersichtlich und einfach. Außerdem können viele Systeme jetzt vernetzt werden, so dass der Zugriff von praktisch jedem Ort aus möglich ist, um eine Ferndiagnose durchzuführen.