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5 clés pour "Mécatronique facile"

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Structure, Composants, Câblage électronique, Maintenabilité.

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Le regroupement de la mécanique, de l'électricité, de la programmation et de la technique de commande n'est pas sans effort. Mais l'intégration des progrès technologiques et la concentration sur ces cinq domaines peuvent simplifier le processus et garantir que la mécatronique est rendue facile.

Le rythme rapide des cycles de développement de produits et les progrès technologiques rapides d'aujourd'hui ont poussé le besoin d'une plus grande interdisciplinarité en ingénierie. Alors qu'auparavant, l'ingénieur en mécanique pouvait se concentrer uniquement sur le matériel, l'ingénieur en électricité sur le câblage et les cartes de circuits imprimés, et l'ingénieur de contrôle sur le logiciel et la programmation algorithmique, le domaine de la mécatronique réunit ces domaines en créant un point de convergence pour une solution de mouvement complète. Les progrès réalisés dans ces trois domaines et leur intégration permettent de rationaliser la conception mécatronique.

C'est cette simplification qui fait progresser la robotique et les systèmes cartésiens multi-axes pour les usages industriels et la fabrication, l'automatisation des kiosques et des systèmes de livraison pour les marchés de consommation, ainsi que l'acceptation rapide des imprimantes 3D dans la culture dominante.

Voici cinq facteurs clés qui, une fois réunis, facilitent la conception mécatronique.

1. Guidages linéaires intégrés et structure

Dans la conception des machines, les ensembles de roulements et de guidages linéaires existent depuis si longtemps que la mécanique d'un système de mouvement est souvent traitée comme une réflexion après coup. Toutefois, les progrès réalisés dans les matériaux, la conception, les caractéristiques et les méthodes de fabrication font qu'il vaut la peine d'envisager de nouvelles options

Par exemple, l'alignement pré-élaboré intégré aux rails parallèles pendant le processus de fabrication signifie un coût moindre en raison du nombre réduit de composants, de la plus grande précision et du nombre réduit de variables en jeu sur la longueur d'un rail. Ces rails parallèles améliorent également l'installation car les fixations multiples et l'alignement manuel sont éliminés.

Dans le passé, c'était presque une garantie que, quel que soit le système de guidage linéaire choisi par un ingénieur, il devait également envisager des plaques de montage, des rails de support ou d'autres structures pour la rigidité nécessaire. Les composants les plus récents intègrent des structures de support dans le rail linéaire lui-même. Ce passage de la conception de composants individuels à des conceptions monoblocs ou à des sous-ensembles intégrés réduit le nombre de composants, tout en diminuant les coûts et la main-d'œuvre.

2. Composants de la transmission de puissance

Le choix du bon mécanisme d'entraînement ou des bons composants de transmission de puissance est également un facteur. Le processus de sélection, qui consiste à équilibrer la bonne vitesse, le bon couple et la performance de précision avec le moteur et l'électronique, commence par la compréhension des résultats que chaque type d'entraînement peut produire.

Tout comme la transmission d'une voiture fonctionnant en quatrième vitesse, les transmissions par courroie conviennent aux applications où des vitesses maximales sur des courses de longueur importante sont nécessaires. À l'autre extrémité du spectre des performances, on trouve des vis à billes et des vis à billes qui ressemblent davantage à une voiture avec un premier et un deuxième rapport puissant et réactif. Ils offrent un bon couple tout en excellant aux démarrages, arrêts et changements de direction rapides. Le tableau montre les différences entre la vitesse des courroies et le couple des vis.

Tout comme les avancées des rails linéaires, l'alignement pré-élaboré est un autre domaine où la conception des vis-mère a progressé pour offrir une plus grande répétabilité dans les applications dynamiques. Lorsque vous utilisez un coupleur, faites attention à l'alignement du moteur et de la vis pour éliminer le "vacillement" qui réduit la précision et la durée de vie. Dans certains cas, il est possible d'éliminer complètement le coupleur et de fixer la vis directement sur le moteur, en fusionnant directement la mécanique et l'électrique, en éliminant des composants, en augmentant la rigidité et la précision, tout en réduisant les coûts.

3. Électronique et câblage

Les configurations conventionnelles pour l'électronique dans les applications de contrôle de mouvement comprennent des arrangements de câblage compliqués, ainsi que les armoires et le matériel de montage pour assembler et loger tous les composants. Le résultat est souvent un système qui n'est pas optimisé et qui est difficile à ajuster et à entretenir.

Les technologies émergentes offrent des avantages système en plaçant le pilote, le contrôleur et l'amplificateur directement sur un moteur " intelligent ". Non seulement l'espace nécessaire pour loger les composants supplémentaires est éliminé, mais le nombre total de composants est réduit et le nombre de connecteurs et de câblages est simplifié, ce qui réduit le risque d'erreur tout en économisant les coûts et la main d'œuvre.

4. Conçu pour la fabrication (DFM)

- Bracketisation

En plus de faciliter l'assemblage de rails de conceptions intégrées, l'expérience et les technologies émergentes telles que l'impression 3D augmentent votre capacité à créer des prototypes d'assemblages mécatroniques et robotiques selon les normes DFM. Par exemple, les supports de connexion personnalisés pour les systèmes de mouvement ont souvent été coûteux et longs à traiter dans un atelier d'outillage ou de fabrication. Aujourd'hui, l'impression 3D vous permet de créer un modèle CAO, de l'envoyer à l'imprimante 3D et de disposer d'une pièce de modèle utilisable en une fraction du temps et à une fraction du coût.

- Connectorisation

Un autre domaine de la DFM qui a déjà été couvert est l'utilisation de moteurs intelligents qui placent l'électronique directement sur le moteur, ce qui facilite le montage. De plus, des technologies plus récentes qui intègrent les connecteurs, le câblage et la gestion des câbles dans un même ensemble, simplifient l'assemblage et éliminent le besoin de chaînes porte-câbles traditionnelles lourdes en plastique.

5. Maintenabilité à long terme

Les nouvelles technologies et les progrès en matière de conception n'affectent pas seulement la fabricabilité initiale, mais peuvent également influencer la maintenabilité continue d'un système. Par exemple, le déplacement du contrôleur et du variateur à bord du moteur simplifie le dépannage éventuel. L'accès au moteur et à l'électronique est simple et direct. De plus, de nombreux systèmes peuvent maintenant être mis en réseau, ce qui permet d'y accéder depuis pratiquement n'importe quel endroit pour effectuer des diagnostics à distance.