Mecatrônica: as 5 principais considerações elétricas para engenheiros mecânicos

Jun 25, 2023

Pela equipe do Design World | 9 de agosto de 2010

Por Dan Throne, gerente de vendas e marketing, acionamentos elétricos e controles

Anteriormente, cobrimos considerações mecânicas para engenheiros elétricos. Agora, damos ao outro lado uma chance de falar. Aqui estão cinco conselhos direcionados para engenheiros mecânicos responsáveis ​​por sistemas eletromecânicos, da perspectiva de um engenheiro elétrico.

Um design limpo equilibra massa e movimento: estrutura robusta e durável resiste a anos de vibração e choque, combinada com componentes mais leves que ajudam a reduzir a massa e permitem o uso de componentes de motor/acionamento menores.

Os sistemas mecatrônicos integram de forma inteligente elementos mecânicos e elétricos para executar funções cada vez mais complexas e exigentes. Ao projetar sistemas eletromecânicos, engenheiros mecânicos e engenheiros elétricos tendem a enfatizar as tecnologias, componentes e princípios de projeto de sua única área de especialização – o que pode levar a sistemas com custos operacionais mais altos, maiores demandas de manutenção e desempenho abaixo do ideal. Como engenheiro elétrico envolvido em ajudar OEMs e fabricantes a projetar e construir sistemas mecatrônicos, vi como ineficiências e complexidade desnecessária podem ser projetadas involuntariamente em máquinas.

Melhores sistemas mecatrônicos podem ser criados quando os engenheiros mecânicos consideram cinco conceitos cruciais ao projetar sistemas de manufatura, para obter o maior valor e eficiência que os sistemas eletrônicos podem oferecer ao processo de manufatura.

1: Crie um projeto limpo Um bom projeto mecatrônico começa com um bom projeto mecânico – os melhores sistemas eletrônicos e elétricos não podem compensar um projeto mecânico ruim. Os designs mais bem-sucedidos são "limpos". Eles apresentam uma estrutura forte e rígida, usando materiais e princípios estruturais para garantir que, seja qual for o movimento que a máquina sofra, sua estabilidade a longo prazo seja "projetada".

Certifique-se de que são usados ​​rolamentos e suportes rígidos onde os motores são montados nas máquinas; isso ajuda a evitar que os eixos sejam cortados devido a microfraturas que ocorrem porque o eixo do motor é montado desalinhado com um mancal de mancal ou engrenagem planetária de entrada da caixa de engrenagens. Posicione os motores da máquina no melhor local para que os operadores não pisem acidentalmente nos cabos e conectores e causem danos; e projete a proteção da máquina com pontos de acesso fáceis para acessar os motores montados sob a base da asa da máquina, protegendo-os contra ambientes hostis.

Mais importante ainda, um design limpo equilibra massa e movimento: estrutura robusta e durável que resiste a anos de vibração e choque, combinada com componentes mais leves para as partes móveis da máquina. Essa combinação ajuda a reduzir a massa, proporciona um movimento mais eficiente em termos de energia e facilita o dimensionamento de componentes de motor/acionamento menores para a máquina. Vimos muitos designs de máquinas mecânicas muito inovadores ao longo dos anos, e um design limpo é a maior contribuição para a longevidade, robustez e menor custo geral de propriedade de uma máquina.

2: Acoplar diretamente o motor ao loadEffective mecatrônica começa com um design "limpo". No passado, as máquinas eram muitas vezes construídas em torno de um único motor CA que acionava um eixo de linha de máquina, ao qual estavam conectadas caixas de engrenagens, polias, rodas dentadas, acionamentos por corrente e outros dispositivos mecânicos para mover áreas individuais da máquina em sincronia - uma abordagem para alimentar a fabricação que literalmente pode ser rastreada até o alvorecer da Revolução Industrial.

Um design limpo é a maior contribuição para a longevidade, robustez e menor custo geral de propriedade de uma máquina.

Considere substituir essa arquitetura por servomotores individuais acoplados diretamente à carga que você está movendo. Existem vários projetos, custos de máquinas e vantagens operacionais para essa ideia (que um número surpreendente de projetos de máquinas não usa). Primeiro, considere o custo: toda vez que você adiciona uma caixa de câmbio, adiciona vários custos: é um ponto de falha adicional, precisa ser lubrificado e precisa de peças sobressalentes. Além disso, você adiciona folga mecânica que deve ser compensada durante o comissionamento da máquina toda vez que houver uma troca de produto – complexidade de sincronização de eixos e movimento que os acionamentos e servomotores inteligentes de hoje eliminam.