Meccatronica: le 5 principali considerazioni elettriche per gli ingegneri meccanici

Jun 25, 2023

A cura dello staff di Design World | 9 agosto 2010

Di Dan Throne, Responsabile vendite e marketing, Azionamenti e controlli elettrici

In precedenza, abbiamo trattato considerazioni meccaniche per gli ingegneri elettrici. Ora diamo all'altra parte la possibilità di parlare. Ecco cinque consigli mirati per gli ingegneri meccanici responsabili dei sistemi elettromeccanici, dal punto di vista di un ingegnere elettrico.

Un design pulito bilancia massa e movimento: un telaio robusto e durevole resiste ad anni di vibrazioni e urti, combinato con componenti più leggeri aiuta a ridurre la massa e consente l'uso di componenti motore/azionamento più piccoli.

I sistemi meccatronici integrano in modo intelligente elementi meccanici ed elettrici per eseguire funzioni sempre più complesse ed impegnative. Quando progettano sistemi elettromeccanici, gli ingegneri meccanici ed elettrici possono tendere a enfatizzare le tecnologie, i componenti e i principi di progettazione della loro singola area di competenza, il che può portare a sistemi con costi operativi più elevati, maggiori richieste di manutenzione e prestazioni non ottimali. In qualità di ingegnere elettrico coinvolto nell'aiutare OEM e produttori a progettare e costruire sistemi meccatronici, ho visto come inefficienze e complessità inutili possano essere involontariamente progettate nelle macchine.

È possibile creare sistemi meccatronici migliori quando gli ingegneri meccanici considerano cinque concetti cruciali durante la progettazione dei sistemi di produzione, per ricavare il massimo valore ed efficienza che i sistemi elettronici possono offrire al processo di produzione.

1: Creare un design pulito Una buona progettazione meccatronica inizia con una buona progettazione meccanica: i migliori sistemi elettronici ed elettrici non possono compensare una progettazione meccanica scadente. I progetti di maggior successo sono "puliti". Sono caratterizzati da un telaio robusto e rigido, che utilizza materiali e principi strutturali per garantire che, qualunque sia il movimento sottoposto alla macchina, la sua stabilità a lungo termine sia "ingegnerizzata".

Assicurarsi che vengano utilizzati cuscinetti e supporti rigidi quando i motori sono montati sulle macchine; questo aiuta a prevenire il taglio degli alberi a causa di microfratture che si verificano perché l'albero motore è montato disallineato con un cuscinetto del supporto o un ingranaggio epicicloidale di ingresso del cambio. Posizionare i motori sulla macchina nella posizione migliore in modo che gli operatori non calpestino accidentalmente cavi e connettori causando danni; e progettare protezioni della macchina con punti di accesso facili per raggiungere i motori montati sotto la base dell'ala della macchina proteggendoli comunque dagli ambienti difficili.

Ancora più importante, un design pulito bilancia massa e movimento: un telaio robusto e durevole che resiste ad anni di vibrazioni e urti, combinato con componenti più leggeri per le parti mobili della macchina. Questa combinazione aiuta a ridurre la massa, offre un movimento più efficiente dal punto di vista energetico e semplifica il dimensionamento di componenti motore/azionamento più piccoli per la macchina. Nel corso degli anni abbiamo visto molti progetti di macchine meccaniche molto innovative e un design pulito offre il contributo maggiore alla longevità, alla robustezza e al minor costo di proprietà complessivo di una macchina.

2: Accoppiare direttamente il motore al caricoLa meccatronica efficace inizia con un design "pulito". In passato, le macchine erano spesso costruite attorno a un singolo motore a corrente alternata che alimentava un albero della macchina, al quale erano collegati riduttori, pulegge, ruote dentate, trasmissioni a catena e altri dispositivi meccanici per spostare in sincronia le singole aree della macchina: un approccio per alimentare la produzione che può letteralmente essere fatto risalire agli albori della rivoluzione industriale.

Un design pulito fornisce il massimo contributo alla longevità, alla robustezza e al minor costo di gestione complessivo di una macchina.

Prendi in considerazione la possibilità di sostituire questa architettura con servomotori individuali accoppiati direttamente al carico che stai spostando. Questa idea comporta molteplici vantaggi in termini di progettazione, costo della macchina e operativi (che un numero sorprendente di progetti di macchine non utilizza). Innanzitutto, considera i costi: ogni volta che aggiungi un cambio, aggiungi più costi: è un ulteriore punto di guasto, deve essere lubrificato e necessita di pezzi di ricambio. Inoltre, si aggiunge un gioco meccanico che deve essere compensato durante la messa in servizio della macchina ogni volta che si cambia prodotto: complessità di sincronizzazione del movimento e degli assi che gli azionamenti e i servomotori intelligenti di oggi eliminano.