Intelligente Mechatronik erweitert lineare Bewegungsanwendungen um Funktionen

Die heutigen OEMs von Fertigungssystemen und Automatisierungsendbenutzer sind ständig auf der Suche nach technologischen Fortschritten, um ihr Leben einfacher zu machen.

Industrie 4.0-Innovationen haben eine neue Klasse intelligenter Technologien vorangetrieben, die digitale Elektronik und Kommunikationsschnittstellen für mehr Raffinesse, Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit kombinieren.

Da immer mehr Fertigungsunternehmen auf Industrie 4.0-fähige Technologie setzen, verleihen aufkommende intelligente Mechatronik-Technologien Maschinen mehr Intelligenz und Vielseitigkeit. Diese fortschrittlichen Systeme sind außerdem einfacher zu spezifizieren, zu bestellen und einzusetzen als frühere Optionen, was ihren Wert für OEMs und Endbenutzer erhöht.

Das Verständnis der Fähigkeiten intelligenter Mechatronik kann Systementwicklern dabei helfen, zu beurteilen, wie sie diese Mechatronik am besten nutzen können, um ihre Fertigungslösungen äußerst wettbewerbsfähig zu machen.

Moderne Mechatronik ist integriert und vielseitig

Mechatronik sind Systeme und Baugruppen, die unterschiedliche mechanische und elektronische Komponenten zu Lösungen für spezifische Aufgaben kombinieren. In der Welt der Bewegung sind zwei Beispiele die Produktmontage und der Transport, die durch mechatronische Linearbewegungssysteme und kartesische Roboter erfüllt werden. Der Kern der Mechatronik ist die enge Integration von elektronischen Motoren, Steuerungen, Sensoren und linearen Komponenten. Die Mechatronik könnte als Vorläufer der Industrie-4.0-Technologien gelten.

Intelligente Mechatronik führt das Konzept weiter – in Form von Komplettlösungen, die fortschrittliche Sensoren und bedienerfreundliche Steuerungsplattformen integrieren. Diese Systeme ergeben:

• Echtzeitdaten zur Maschinenleistung

• Gegebenenfalls Echtzeitdaten zur Fertigungsqualität

• Präzise Steuerung und Ausführung von Bewegungsabläufen

• Automatisierte Verfolgung von Produktionsdaten und Durchsatz

• Einfache Konnektivität mit Managementsystemen auf Maschinenebene und im gesamten Werk

Smarte Mechatronik Schritt eins: Online-Konfiguration

Intelligente Mechatronik ist schneller und einfacher zu entwerfen und in Betrieb zu nehmen als bisherige mechatronische Systeme. Das ist hilfreich, weil Mechatronik von Natur aus recht komplex ist – sie erfordert die gleichzeitige Betrachtung und Dimensionierung mehrerer linearer Komponenten, Antriebe, Steuerungen und Bedienerschnittstellen … und dann ihre sorgfältige Kombination.

Der erste Schritt bei der Spezifikation, dem Kauf und der Inbetriebnahme einer intelligenten mechatronischen Maschine besteht darin, Online-Tools zu nutzen, auf die über Lieferantenportale zugegriffen werden kann. Mit diesen Konfigurationstools können Ingenieure intelligente Systeme bauen, die mit minimalem Programmieraufwand „out of the box“ betriebsbereit sind … und sind daher vielleicht am hilfreichsten für Ingenieure, die nur über ein grundlegendes Verständnis der elektrischen und fluidtechnischen Betätigung (einschließlich Linearbewegung) und Bewegungssteuerung verfügen. Benutzer geben Parameter wie Hub, Werkstückgewicht und Zykluszeit ein, die dann eine Ausgabe erzeugen, die in der CAD-Umgebung des Online-Tools überprüft werden kann. Mit den folgenden Auslegungs- und Konfigurator-Aufforderungen können alle Komponenten für die komplette mechatronische Lösung – wie z. B. ein kartesischer Roboter, eine Pressmaschine oder eine Fügemaschine – auf einmal spezifiziert werden. Mit dieser Option erhalten Ingenieure eine Komplettlösung von einem einzigen Anbieter – sie erhalten ein integriertes System, das mit vorprogrammierten Bewegungsabläufen geliefert wird, die für die Plug-and-Produce-Implementierung bereit sind.

Intelligentere, einfachere Betriebssteuerung

Smarte Mechatronik kann Produktivität und Flexibilität meist mit „transparenten“ Produktionsprozessen steigern – mit Sensoren zur Zustandsüberwachung in Echtzeit.

Denken Sie nur daran, wie einige Hersteller betriebsspezifische mechatronische Funktionskits anbieten, um eine solche Überwachung zu unterstützen. Beispielsweise könnte ein Funktionskit für eine Pressmaschine einen elektromechanischen Zylinder, einen Servoantrieb, einen Motor, eine Steuerung, Sensoren und Bedienersoftware zur Unterstützung von Press- und Verbindungsmontagevorgängen umfassen. Maschinen, die mit einem solchen Funktionsbaukasten gebaut werden, sind einfach zu implementieren, da die Komponenten mit vorinstallierter Betriebssoftware … und automatischer Parametrierung betriebsbereit am Servoantrieb geliefert werden – es sind also keine Motion-Control-Programmierkenntnisse erforderlich, um die Maschine online zu bringen. Die Software verfügt über eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) per Drag-and-Drop, mit der Bediener Produktionsabläufe intuitiv erstellen können – beispielsweise das Einpressen von Kugellagern in ein Gehäuse.

Darüber hinaus können Daten über Systemschnittstellen auch an werksweite oder cloudbasierte Manufacturing Analytics-Systeme exportiert werden … wodurch das intelligente mechatronische System zu einem integralen Bestandteil der Industrie 4.0-Plattform eines Unternehmens wird.

Ähnliche Fähigkeiten werden auch für andere Fabrikautomatisierungsszenarien eingesetzt, darunter Linearbewegungssysteme wie kartesische Handhabungsroboter für Pick-and-Place- oder Transportvorgänge. Sie verwenden ähnliche Online-Konfigurationstools, um alle Linearmodule, Aktoren und Endeffektoren, Verkabelungen, Sensoren, elektrischen Antriebe und Steuerungen zu dimensionieren und zu spezifizieren, die für komplette Handhabungssysteme erforderlich sind.