메카트로닉스: 기계 엔지니어를 위한 상위 5가지 전기 고려 사항

Jun 25, 2023

디자인 월드 스태프 | 2010년 8월 9일

작성자: Dan Throne, 전기 드라이브 및 제어 부문 영업 및 마케팅 관리자

이전에는 전기 엔지니어를 위한 기계적 고려 사항을 다루었습니다. 이제 상대방에게 말할 기회를 줍니다. 다음은 전기 엔지니어의 관점에서 전기 기계 시스템을 담당하는 기계 엔지니어를 위한 5가지 목표 조언입니다.

깔끔한 디자인은 질량과 움직임의 균형을 유지합니다. 튼튼하고 내구성이 뛰어난 프레임은 수년간의 진동과 충격을 견디며, 더 가벼운 구성 요소와 결합되어 질량을 줄이고 더 작은 모터/구동 구성 요소를 사용할 수 있게 해줍니다.

메카트로닉스 시스템은 기계 및 전기 요소를 지능적으로 통합하여 점점 더 복잡하고 까다로운 기능을 수행합니다. 전기 기계 시스템을 설계할 때 기계 엔지니어와 전기 엔지니어는 단일 전문 분야의 기술, 구성 요소 및 설계 원칙을 강조하는 경향이 있습니다. 이로 인해 시스템의 운영 비용이 높아지고 유지 관리 요구 사항이 증가하며 최적의 성능에 미치지 못할 수 있습니다. OEM 및 제조업체의 메카트로닉 시스템 설계 및 구축을 지원하는 전기 엔지니어로서 저는 기계에 의도치 않게 비효율성과 불필요한 복잡성이 어떻게 설계될 수 있는지 확인했습니다.

기계 엔지니어가 제조 시스템을 설계하는 동안 5가지 중요한 개념을 고려하여 전자 시스템이 제조 프로세스에 제공할 수 있는 최고의 가치와 효율성을 이끌어낼 때 더 나은 메카트로닉 시스템을 만들 수 있습니다.

1: 깔끔한 디자인 만들기 좋은 메카트로닉스 디자인은 좋은 기계 디자인에서 시작됩니다. 최고의 전자 및 전기 시스템은 열악한 기계 디자인을 보완할 수 없습니다. 가장 성공적인 디자인은 "깨끗함"입니다. 강력하고 견고한 프레임이 특징이며 재료와 구조적 원리를 사용하여 기계가 어떤 동작을 하더라도 장기적인 안정성이 "설계"되도록 보장합니다.

모터가 기계에 장착되는 곳에 견고한 베어링과 지지대가 사용되는지 확인하십시오. 이는 모터 샤프트가 필로우 블록 베어링 또는 기어박스 입력 유성 기어와 정렬되지 않게 장착되어 발생하는 미세 균열로 인해 샤프트가 잘리는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 작업자가 실수로 케이블과 커넥터를 밟아 손상을 입히는 일이 없도록 기계의 가장 좋은 위치에 모터를 배치하십시오. 기계의 날개 베이스 아래에 장착된 모터에 접근하기 쉬운 접근 지점을 갖춘 기계 보호 장치를 설계하는 동시에 열악한 환경에서도 모터를 보호합니다.

가장 중요한 것은 깔끔한 디자인이 질량과 움직임의 균형을 이루고 있다는 점입니다. 수년간의 진동과 충격을 견딜 수 있는 견고하고 내구성이 뛰어난 프레임과 기계의 움직이는 부품을 위한 더 가벼운 구성 요소가 결합되어 있습니다. 이 조합은 질량을 줄이는 데 도움이 되고, 보다 에너지 효율적인 모션을 제공하며, 기계의 더 작은 모터/드라이브 구성 요소의 크기를 쉽게 늘릴 수 있습니다. 우리는 수년에 걸쳐 매우 혁신적인 기계 기계 설계를 많이 보아 왔으며 깔끔한 설계는 기계의 수명, 견고성 및 최저 총 소유 비용에 가장 큰 기여를 합니다.

2: 모터를 부하에 직접 연결Effective 메카트로닉스는 "깨끗한 슬레이트" 설계로 시작됩니다. 과거에는 기계가 기계 라인 샤프트에 전력을 공급하는 단일 AC 모터를 중심으로 구축되는 경우가 많았으며 여기에 기어박스, 풀리, 스프로킷, 체인 드라이브 및 기계의 개별 영역을 동기화하여 이동하기 위한 기타 기계 장치가 부착되었습니다. 이는 제조에 전력을 공급하는 접근 방식입니다. 그것은 말 그대로 산업 혁명의 여명기로 거슬러 올라갈 수 있습니다.

깔끔한 디자인은 기계의 수명, 견고성 및 최저 총 소유 비용에 가장 큰 기여를 합니다.

이 아키텍처를 이동 중인 부하에 직접 연결된 개별 서보모터로 교체하는 것을 고려해보세요. 이 아이디어에는 다양한 설계, 기계 비용 및 운영상의 이점이 있습니다(놀라울 정도로 많은 기계 설계가 이를 사용하지 않음). 먼저, 비용을 고려하십시오. 기어박스를 추가할 때마다 여러 가지 비용이 추가됩니다. 이는 추가적인 실패 지점이고 윤활유를 발라야 하며 예비 부품이 필요합니다. 또한 제품을 변경할 때마다 기계 시운전 중에 보상해야 하는 기계적 백래시를 추가합니다. 이는 오늘날의 지능형 드라이브와 서보모터가 제거하는 모션 및 축 동기화 복잡성입니다.