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#Tendencias de productos
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5 claves para "La mecatrónica hecha fácil"
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Estructura, componentes, cableado electrónico, mantenimiento.
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Reunir la ingeniería mecánica, eléctrica, de programación y de control no es fácil. Pero la integración de los avances tecnológicos, y el enfoque en estas cinco áreas, puede simplificar el proceso y asegurar que la mecatrónica sea fácil.
Los rápidos ciclos de desarrollo de productos de hoy en día y los rápidos avances en la tecnología han impulsado la necesidad de una mayor ingeniería interdisciplinaria. Mientras que antes el ingeniero mecánico sólo podía concentrarse en el hardware, el ingeniero eléctrico en el cableado y las placas de circuito, y el ingeniero de control en el software y la programación algorítmica, el campo de la mecatrónica reúne estas áreas creando un enfoque para una solución de movimiento completa. Los avances y la integración de los tres campos juntos, agilizan el diseño de la mecatrónica.
Es esta simplificación la que está impulsando los avances en robótica y sistemas cartesianos multieje para usos industriales y de fabricación, la automatización para los mercados de consumo en quioscos y sistemas de entrega, junto con la rápida aceptación de las impresoras 3D en la cultura dominante.
A continuación se presentan cinco factores clave que, cuando se juntan, dan como resultado un diseño mecatrónico más fácil.
1. Guías lineales integradas y estructura
En el diseño de máquinas, los conjuntos de rodamientos y guías lineales existen desde hace tanto tiempo que, a menudo, la mecánica de un sistema de movimiento se trata como una idea tardía. Sin embargo, los avances en los materiales, el diseño, las características y los métodos de fabricación hacen que valga la pena considerar nuevas opciones
Por ejemplo, la alineación pre-diseñada construida en rieles paralelos durante el proceso de manufactura significa menos costo debido a menos componentes, mayor precisión y menos variables en juego sobre la longitud de un riel. Estos carriles paralelos también mejoran la instalación porque se eliminan los múltiples sujetadores y la alineación manual.
En el pasado era casi una garantía de que cualquier sistema de guía lineal que un ingeniero seleccionara, también tendría que considerar placas de montaje, rieles de soporte u otras estructuras para la rigidez necesaria. Los nuevos componentes integran las estructuras de soporte en el propio carril lineal. Este cambio de diseño de componentes individuales a diseños de ingeniería de una sola pieza o subconjuntos integrados reduce el número de componentes, a la vez que reduce el coste y la mano de obra.
2. Componentes de transmisión de potencia
La selección del mecanismo de accionamiento o de los componentes de transmisión de potencia adecuados también es un factor a tener en cuenta. El proceso de selección, que implica equilibrar la velocidad, el par y el rendimiento de precisión correctos con el motor y la electrónica, comienza con la comprensión de los resultados que puede producir cada tipo de accionamiento.
Al igual que la transmisión de un coche que funciona en cuarta velocidad, las transmisiones por correa se adaptan a las aplicaciones en las que se requieren velocidades máximas en carreras de longitud extendida. En el extremo opuesto del espectro de rendimiento se encuentran los tornillos de bola y plomo que son más parecidos a un coche con una potente respuesta en primera y segunda marcha. Ofrecen un buen par de torsión mientras que sobresalen en los arranques rápidos, paradas y cambios de dirección. La tabla muestra las diferencias entre la velocidad de las correas y el par de los tornillos.
De manera similar a los avances en los rieles lineales, la alineación prediseñada es otra área en la que el diseño de los tornillos guía ha avanzado para ofrecer una mayor repetibilidad en las aplicaciones dinámicas. Cuando utilice un acoplador, preste atención al motor y a la alineación de los tornillos para eliminar el "bamboleo" que reduce la precisión y la vida útil. En algunos casos, el acoplador puede ser eliminado completamente y el tornillo fijado directamente al motor, fusionando directamente la mecánica y la electricidad, eliminando componentes, aumentando la rigidez y la precisión, al mismo tiempo que se reduce el coste.
3. Electrónica y Cableado
Las configuraciones convencionales para la electrónica en aplicaciones de control de movimiento incluyen complicados arreglos de cableado, junto con los gabinetes y hardware de montaje para ensamblar y alojar todos los componentes. El resultado es a menudo un sistema que no está optimizado, además de ser difícil de ajustar y mantener.
Las tecnologías emergentes ofrecen ventajas al sistema al colocar el conductor, el controlador y el amplificador directamente en un motor "inteligente". No sólo se elimina el espacio necesario para alojar los componentes adicionales, sino que se recorta el número total de componentes y se simplifica el número de conectores y el cableado, reduciendo el potencial de error y ahorrando costes y mano de obra.
4. Diseñado para la fabricación (DFM)
- Corcheteado
Junto con un montaje más fácil de los diseños integrados, la experiencia y las tecnologías emergentes, como la impresión en 3D, aumentan su capacidad para crear prototipos de ensamblajes mecatrónicos y robóticos según los estándares DFM. Por ejemplo, las abrazaderas de conector personalizadas para sistemas de movimiento a menudo han sido costosas y su procesamiento en un cuarto de herramientas o en un taller de fabricación ha llevado mucho tiempo. Hoy en día, la impresión en 3D le permite crear un modelo CAD, enviarlo a la impresora 3D y tener una pieza de modelo utilizable en una fracción del tiempo y a una fracción del costo.
- Conectorización
Otra área de DFM que ya ha sido cubierta es el uso de motores inteligentes que ponen la electrónica directamente en el motor, facilitando el montaje. Además, las nuevas tecnologías que integran los conectores, el cableado y la gestión de los cables en un solo paquete, simplifican el montaje y eliminan la necesidad de los tradicionales y pesados portacables de tipo cadena de plástico.
5. Mantenimiento a largo plazo
Las nuevas tecnologías y los avances en el diseño no sólo afectan a la capacidad de fabricación inicial, sino que también pueden influir en la capacidad de mantenimiento continuo de un sistema. Por ejemplo, al mover el controlador y la unidad a bordo del motor se simplifica la solución de problemas que pueda ser necesaria. El acceso al motor y a la electrónica es sencillo y sin complicaciones. Además, muchos sistemas ahora pueden ser conectados en red permitiendo el acceso desde prácticamente cualquier lugar para realizar diagnósticos remotos.