La meccatronica aiuta gli OEM a ridurre i costi
Gli strumenti di progettazione virtuale possono aiutare i costruttori di macchine a realizzare un numero minore di prototipi, risparmiare energia e a raggiungere il mercato più rapidamente.
John Pritchard, Global Product Marketing Manager, Kinetix Motion Control, Rockwell Automation
Gli utilizzatori finali richiedono macchine in grado di produrre meno scarti e di utilizzare in modo ottimale preziose risorse, quali acqua ed energia, per supportare le iniziative di sostenibilità. Allo stesso tempo, i costruttori sanno che una riduzione dei tempi di produzione di una machina determina anche la riduzione dei costi di ingegnerizzazione, l’accelerazione del timeto- market (TTM) e il miglioramento della redditività.
Oggi, si sta affermando un nuovo approccio progettuale che aiuta gli OEM a raggiungere gli obiettivi aziendali. La meccatronica, termine che nasce dalla combinazione delle parole “meccanica” ed “elettronica”, è un approccio collaborativo e interdisciplinare alla progettazione delle macchine.
Aiuta gli OEM a integrare perfettamente i processi di ingegnerizzazione per accelerare il TTM e ridurre i costi di progettazione e sviluppo. Questo stesso approccio consente anche di migliorare le aree di produzione sostenibile offrendo notevoli vantaggi agli OEM, ma anche ai clienti.
Il software Motion Analyzer di Rockwell Automation può aiutare i costruttori di macchine a selezionare, dimensionare e ottimizzare più rapidamente e fácilmente i sistemi di motion control. Gli ingegneri devono semplicemente immettere le informazioni sul carico e sul suo spostamento. Quindi, i progettisti possono selezionare da un menu a discesa un attuatore, ad esempio, senza dover eseguire calcoli complessi o esaminare le specifiche nei fogli dati del produttore.
Il risultato dell’approccio meccatronico è un progetto ottimizzato per controlli ad alte prestazioni. È possibile, ad esempio, costruire una macchina che costa meno e utilizza meno energia. Gli strumenti di progettazione virtuale consentono di ridurre il numero di prototipi, realizzando un notevole risparmio. Ad esempio, è possibile analizzare l’affidabilità del funzionamento della macchina o collegare la meccanica ai controlli per analizzare, ottimizzare, simulare e selezionare un ambiente virtuale prima di approvare il progetto finale.
Meccatronica all’opera
Un’azienda che ha utilizzato l’approccio meccatronico utilizzava la termoformatura per l’indicizzazione di un prodotto di plastica a 400 ppm. Desiderava raddoppiare la produzione, obiettivo che richiedeva una maggiore velocità di indicizzazione, e ridurre gli sprechi dovuti ai falsi arresti.
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1. Analisi del sistema.
2. Identificazione di un trasportatore a catena come maggiore area di opportunità.
3. Ottimizzazione del nuovo progetto incentrato su un riduttore asservito.
4. Simulazione del progetto per verificare la stabilità e le prestazioni termiche.
L’approccio meccatronico ha aiutato l’azienda a raggiungere i suoi obiettivi. Le perdite dovute alla trasmissione sono state ridotte. La taglia dell’inverter è passata da 13,5 a 4 kW, gli sprechi risultanti dai falsi arresti sono stati eliminati e la velocità della linea è aumentata con un maggiore output per ingombro macchina.
Un’altra azienda che ha sperimentato la validità della meccatronica è un produttore di vetro che spostava lastre di vetro dal peso di circa 300 chili tra le varie fasi di lavorazione. L’azienda desiderava aumentare la produzione con una velocità della linea maggiore, migliorare la qualità con una maggiore stabilità e ridurre gli sprechi utilizzando distanze più precise. L’approccio precedente includeva un motore più potente, un inverter e un pannello operatore che consumava molta energia e consentiva una riduzione marginale degli sprechi. La trasmissione determinava l’82% delle perdite. Il funzionamento della machina primaria, impiegata per l’indicizzazione del vetro, rappresentava solo il 7%.
L’approccio meccatronico è stato utilizzato per analizzare l’intero sistema, identificare la trasmissione come maggiore area di miglioramento, ottimizzare la progettazione incentrata su un’unità inverter-motore e simulare il progetto per verificare i requisiti di precisione. Anche questa azienda è riuscita a raggiungere tutti i suoi obiettivi. Dopo aver implementato i principi della progettazione meccatronica, le perdite causate dalla trasmissione sono state ridotte, come anche la potenza richiesta per motore, che è passata da 905 a 131 W, una riduzione di 15,5 kW complessivi per l’intera macchina. La velocità della linea è aumentata consentendo un output maggiore e gli sprechi sono stati ridotti grazie a un livello più elevato di precisione.
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I vantaggi della meccatronica includono:
Maggiore valore della macchina. Il valore di una macchina è strettamente legato alla sua capacità di produrre (ppm x OEE). L’ottimizzazione della progettazione spesso consente un maggiore rendimento della macchina senza alcun costo aggiuntivo.
Sostenibilità. I proprietari e gli operatori delle macchine sono sempre più attenti ai problemi di sostenibilità. L’analisi dell’efficienza può aiutare a diminuire il consumo energetico e ridurre gli sprechi.
Maggiore capacità innovativa. La possibilità di ridurre il lead-time può contribuire ad aggiudicarsi un ordine. La prototipazione virtuale riduce i tempi di progettazione, sviluppo e consegna.
Riduzione dei rischi. Ogni modifica al progetto comporta dei rischi. La simulazione consente di ridurli tramite la previsione dei risultati delle modifiche al progetto prima del loro verificarsi.
Gli strumenti di simulazione contribuiscono a ridurre i tempi di progettazione. Inoltre, consentono di rilevare tempestivamente gli errori durante il processo di sviluppo.
La maggiore affidabilità, le prestazioni e l’uso dell’energia ottimizzati e un time-tomarket più rapido ottenuti grazie a Motion Analyzer garantiscono un maggior livello di soddisfazione dei clienti e una bottom line più favorevole.
Per ulteriori informazioni, inviare un’e-mail al seguente indirizzo: info_at@ra.rockwell.com ref: Mechatronics
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