Mechatronics helpt OEM's kosten te besparen
Hulpmiddelen voor virtueel design kunnen machinebouwers helpen minder prototypen te bouwen, energie te besparen en producten sneller op de markt te brengen.
Door John Pritchard, Global Product Marketing Manager, Kinetix Motion Control, Rockwell Automation
Eindgebruikers vragen voortdurend om machines die minder afval veroorzaken en optimaal gebruikmaken van voorzieningen als water en energie om hun duurzaamheidsinitiatieven te ondersteunen. Tegelijkertijd beseffen OEM's dat een reductie van de tijd die wordt besteed aan de bouw van een machine zich laat vertalen in lagere ontwerpkosten. Bovendien kan de machine sneller op de markt worden gebracht en kan een betere bottom line worden gerealiseerd.
Er is een nieuwe ontwerpbenadering in opkomst die OEM's helpt bij het verwezenlijken van hun belangrijkste bedrijfsdoelstellingen. Mechatronics — een combinatie van mechanische en elektrische techniek — is een collaboratieve, interdisciplinaire benadering tot machineontwerp.
Deze benadering helpt OEM's de ontwerpprocessen dichter bij elkaar te brengen teneinde een product sneller op de markt te kunnen brengen en de ontwerp- en ontwikkelkosten te verlagen. De benadering resulteert tevens in verbeteringen op het gebied van duurzame productie. Hierdoor ontstaat een ‘win-win’ situatie voor zowel de OEM als de klant.
Motion Analyzer-software van Rockwell Automation kan machinebouwers helpen sneller en gemakkelijker bewegingsbesturingssystemen te selecteren, op maat te maken en te optimaliseren. De technici hoeven slechts gegevens in te voeren betreffende de last en de wijze waarop deze moet worden verplaatst. Vervolgens kunnen de ontwerpers bijvoorbeeld een aandrijving selecteren in een vervolgkeuzemenu, zonder complexe berekeningen te hoeven maken of specificaties te hoeven opzoeken in de data sheets van fabrikanten.
Het resultaat van mechatronics is een machineontwerp dat is geoptimaliseerd voor besturingssystemen met hoge prestaties. Het voordeel hiervan voor u is dat u een machine kunt bouwen die minder kost en minder energie verbruikt. Dankzij de virtuele ontwerptool hoeft u minder prototypen te bouwen, zodat u nog meer geld bespaart. Met de virtuele ontwerptool kunt u bijvoorbeeld analyseren of de machine betrouwbaar zal werken. De tool koppelt het mechaniek aan verschillende besturingssystemen voor analyse, optimalisatie, simulatie en selectie in een virtuele omgeving voordat u een besluit neemt over het uiteindelijke machineontwerp.
Mechatronics toegepast
Een van de bedrijven die baat hebben gehad bij de toepassing van mechatronics was een bedrijf dat gebruikmaakte van thermoforming voor het indexeren van een kunststoffen product bij 400 ppm. Het bedrijf wilde de productie verdubbelen.
 |
Bij de oude benadering zou een grotere motor en aandrijving nodig zijn geweest, met 600% meer vermogen dan bij het ontwerp van mechatronics dat werd gekenmerkt door een lagere inertie. De kettingaandrijving was verantwoordelijk voor het merendeel van de verliezen en instabiliteit, waardoor de motor werkte op 98% van de warmtelimiet. Dit leidde tot uitval op ongelegen momenten en materiaalverspilling. Het oorspronkelijke ontwerp maakte het versnellen van de machine onmogelijk. De mechatronicsbenadering bestond uit:
1. Analyse van het systeem.
2. Identificatie van een band met kettingaandrijving als onderdeel waar belangrijke verbetering mogelijk zou zijn.
3. Optimalisatie van een nieuw ontwerp rond een servogestuurde tandwielkast.
4. Simulatie van het ontwerp ter controle van de stabiliteit en warmteprestaties.
De mechatronicsbenadering stelde het bedrijf in staat alle doelstellingen te verwezenlijken. Transmissieverliezen werden gereduceerd. De omvang van de aandrijving werd teruggebracht van 13,5 naar 4kW, verspilling als gevolg van uitval op ongelegen momenten werd geëlimineerd en de snelheid van de productielijn werd verhoogd met een hogere productie afgemeten aan de voetafdruk van de machine.
Een ander bedrijf dat de kennis heeft gemaakt met de kracht van mechatronics is een glasfabrikant die glasplaten van ruim 300 kilo door verschillende behandelingsfasen liet lopen. Het bedrijf zocht naar mogelijkheden om de productie te verhogen door een hogere snelheid van de productielijn, de kwaliteit te verhogen door de stabiliteit te verbeteren en de verspilling van materiaal te verminderen door nauwkeuriger te werken. Bij de oude benadering was hiervoor een groter motor-, aandrijvings- en apparatuurpaneel nodig dat meer energie verbruikte en de verspilling nauwelijks zou verlagen. De transmissie was verantwoordelijk voor 82% van de mechatronicsverliezen. De primaire functie van het machine, het indexeren van het glas, was goed voor slechts 7%.
De mechatronicsbenadering bestond uit het analyseren van het volledige systeem, het identificeren van de transmissie als onderdeel waar belangrijke verbetering te behalen zou zijn, het optimaliseren van een ontwerp rond een geïntegreerde aandrijfmotor en simulatie van het ontwerp om te kijken of het voldeed aan de nauwkeurigheidsvereisten. Ook dit bedrijf wist alle doelstellingen te verwezenlijken. Na implementatie van de megatronics-ontwerpprincipes waren de transmissieverliezen veel lager, waardoor het benodigde vermogen per motor werd teruggebracht van 905W naar 131W — een reductie van in totaal 15,5kW voor de machine als geheel. De snelheid van de productielijn was verhoogd, en daarmee ook de output, en er was minder verspilling doordat de nauwkeurigheid was verbeterd.
|
De voordelen van mechatronics zijn onder andere:
Hogere waarde van de machine. Er bestaat een nauw verband tussen de waarde van de machine en het vermogen ervan om te produceren (ppm x Overall Equipment Effectiveness). De optimalisatie van het ontwerp resulteert dikwijls in een hogere verwerkingscapaciteit van de machine zonder extra kosten.
Duurzaamheid. De eigenaars van machines hechten steeds meer belang aan duurzaamheidsaspecten. Effectiviteitsanalyse kan helpen het energieverbruik te verlagen en verspilling te verminderen.
Hogere wendbaarheid bij innovatie. Een kortere ontwikkeltijd kan er vaak toe bijdragen dat u een order in de wacht sleept of in aanmerking komt voor een premie. Door toepassing van virtuele prototypen kunt u de ontwerp-, ontwikkelings- en levertijd verkorten.
Risicovermindering. Aan elke wijziging in een ontwerp zijn risico's verbonden. Simulatie kan helpen risico's te beperken doordat u de waarschijnlijke uitkomst van ontwerpaanpassingen kunt voorspellen voordat u deze aanbrengt.
Deze simulatietools dragen tevens bij tot een kortere ontwerptijd en helpen fouten die anders pas veel later in het ontwikkelingsproces aan het licht zouden komen te vermijden. De hogere betrouwbaarheid, geoptimaliseerde prestaties en energieverbruik, en snellere voltooiing van het ontwikkeltraject die Motion Analyzer kan bieden resulteren bovendien in een grotere tevredenheid bij de klanten en een gunstigere bottom line.
Voor meer informatie kunt u ons een e-mail sturen via: info_at@ra.rockwell.com ref: Mechatronics
Print This Page
Worldwide Contact Sitemap Legal Notices
Aan de informatie op deze pagina's kunnen geen rechten ontleend worden.
Onze algemene verkoopvoorwaarden kunnen op aanvraag worden toegestuurd.