Maxon все больше развивается от компонента к поставщику системы. Компоненты включают в себя двигатели, коробки передач, датчики и контроллеры для контроля скорости и положения. Система, с другой стороны, представляет собой законченное приводное решение, которое интегрировано в более широкий контекст как мехатронный блок и подсистема. Основное внимание уделяется общей выполняемой функции, а не деталям, используемым в деталях.
Картинная галерея
Отправной точкой является заказной компонент, точнее плоский двигатель. Ротор снабжен отверстиями для лучшего охлаждения. Кроме того, требуется специальное кабельное соединение со штекером, чтобы интегрировать управление двигателем, предоставляемое клиентом. Точная функция двигателя и его механические и электрические интерфейсы изначально неизвестны. Только более интенсивные контакты с клиентом показывают, что двигатель приводит в движение роботизированное соединение через зубчатую передачу. Здесь уместно более интегрированное общее решение, так как пространство очень ограничено, ситуация сборки существующего решения сложная и требуется несколько дополнительных функций.
Уточнить требования
Низкие скорости и высокие крутящие моменты требуют решения с мотор-редуктором:
- Диапазон движения на выходе редуктора около 120 °
- Блокировка соединения в случае сбоя питания (удерживающий тормоз)
- Возможность снять блокировку; Система не должна быть самоблокирующейся
- Кабельный ввод для линий через бедро
Электрические и электронные требования включают следующее:
- Управление бесщеточным двигателем (коммутация, управление током и скоростью)
- Связь с управлением более высокого уровня
- Датчик угла поворота в двигателе и на выходе из коробки передач, информация о положении переходит к управлению верхнего уровня
Все это происходит в контексте ограниченных, заранее определенных размеров и весовых соотношений. Кроме того, выбросы (температура, вибрация, шум) должны быть низкими. Поскольку привод работает от батареи, он должен работать максимально эффективно с точки зрения энергопотребления. И, конечно, расходы должны быть приняты во внимание.
Этот список требований иллюстрирует аспекты, которые необходимо учитывать в интегрированном решении и которые могут быть прояснены только при интенсивном и открытом обмене идеями между заказчиком и поставщиком системы.
Установить системные ограничения
Прежде всего, возникает вопрос о том, что должно принадлежать системе. Где можно установить разумные системные ограничения с учетом функциональных возможностей, которые должны быть достигнуты? Как выглядит системная среда, как электрические, механические интерфейсы? Как происходит обмен информацией и как конечный пользователь взаимодействует с общими системами?
При разработке более сложных систем в основном участвуют люди с разными взглядами и знаниями. Как вы можете оптимально спроектировать общение так, чтобы все понимали одно и то же и преследовали одни и те же цели? Представление черного ящика, как обрисовано в общих чертах, может помочь. Нисходящий подход, который не теряется в деталях, также полезен. Еще один аспект, которым часто пренебрегают в общих системах: как можно учесть потребности конечного пользователя?
Укажите системы
Триггер для разработки системы может содержать важную информацию о формулировании целевого каталога. Это новая разработка? Речь идет об улучшении существующего решения? Почему существующее решение неудовлетворительно? Спецификация всегда основана на анализе ситуации: о чем она и какие цели должны быть достигнуты? Как выглядит системный контекст? Важно, чтобы целевой каталог был сформулирован в нейтральной форме. В приведенном выше примере можно спросить, может ли блокировка в случае сбоя питания быть достигнута только с помощью удерживающего тормоза или, возможно, также с помощью самоблокирующегося механизма.
Книга «Практическое руководство по проектированию привода» помогает в выборе основных компонентов систем электропривода: двигателя, коробки передач, привода, сетевого питания и их дополнительных компонентов. Расчет также ведется интенсивно.
Разрабатывать решения
Целевой каталог служит основой для разработки вариантов решения, которые затем оцениваются на предмет их пригодности. Возможные решения часто основаны на существующих продуктах. В этом контексте важны платформы продуктов, разработанные Maxon. При разработке системы они позволяют использовать существующие и проверенные компоненты, которые также можно быстро адаптировать. Это снижает риск развития с технической, временной и экономической точек зрения.
изобретение
Студент-мехатроник изобрел подушку безопасности для смартфонов
Системы Maxon Motor обычно бывают дома в мехатронной среде. Они соединяют механические и электронные компоненты: механику, исполнительные механизмы, датчики, контроллеры. Программное обеспечение играет все более важную роль, например, в виде встроенного программного обеспечения контроллера или в виде программы, управляющей всей системой.
При оценке вариантов решения необходимо убедиться, что то же самое сравнивается с тем же. Например, для клиента затраты на всю систему должны быть компенсированы с затратами на отдельные компоненты с учетом дополнительных усилий для интерфейсов и сборки.
Создать экономические условия
Неотъемлемой частью анализа ситуации является то, стоит ли и когда новое развитие стоит. Какие количества можно ожидать в какое время? Это требует реалистичной оценки рынка. Необходимо уточнить, добавляются ли затраты на разработку и инструмент к цене продукта или оплачиваются отдельно как единовременные постоянные затраты (затраты на NRE / единовременные расходы на разработку)? По сути, расчет рентабельности (NPV / чистая приведенная стоимость) может служить основой для оценки экономического проекта. Тем не менее, другие критерии также являются стратегическим соответствием и оценкой риска.
В дополнение к аспектам, изложенным здесь, применяется процедура, описанная в книге «Проектирование высокоточных малых приводов».
Время сборки уменьшено
Предлагаемое решение для тазобедренного сустава робота состоит из первоначально выбранного плоского двигателя, но со встроенным электронным управлением (на основе контроллера Maxon Escon) и в сочетании со специальной передачей. Положения двигателя и коробки передач определяются с помощью встроенных датчиков. Специально разработанный удерживающий тормоз воздействует непосредственно на ротор двигателя и размещается в компактном корпусе. Для клиента сборка значительно упрощается и сокращается по сравнению с предыдущим решением, состоящим из отдельных компонентов. (Уд)
«Проектирование высокоточных малых приводов» Урса Кафадера. От постановки задачи на привод до решения с иллюстрациями, советами и пояснениями.
* Доктор Урс Кафадер, руководитель технического обучения, Maxon Motor AG, Заксельн, Швейцария