S napětím sledujeme nejnovější trendy a proud informací posíláme k vám…

Mechatronika: Proč nestačí z jedna + jedna jednoduše udělat dvě

Datum: 17.04.2018

Lenze_Modulare Maschine

V podobě nové inteligentní elektropřevodovky g350 navrhla společnost Lenze špičkový pohon pro potřeby přepravní techniky. Naprosto mechatronický systém zahrnul specialista na Motion Centric Automation do svého portfolia jako takzvaný Chytrý výrobek (Smart Product). Specifické vlastnosti převodovky g350 vyniknou především v kontextu vývoje mechatroniky v pohonné a automatizační technice.

Doposud běžný přístup ve výrobě strojů není skutečně špatný: kombinují se jednotlivé standardní výrobky do jednoho celku, který je určitým způsobem vhodný pro příslušnou aplikaci. A řešení bude jistě spolehlivě fungovat a nabízet vysokou míru disponibility za přiměřenou cenu. Tento postup nicméně vytváří něco, „co se hodí pouze do určité míry“ – ale není prostě zcela perfektní. Podobným způsobem vznikl za posledních deset let velký počet mechatronických pohonných řešení. Tímto však lze potenciál, který se ukrývá v prapůvodní myšlence mechatroniky, při poctivém posuzování nanejvýše zřídkakdy kompletně vyčerpat. Jedna a jedna jsou dvě – ale také ne víc.
Při inteligentní realizaci nicméně dokáže mechatronika více.

Zastavil se pokrok?

Proč mechatronika ve své evoluci zdánlivě zas až tak nepokročila? Na tuto otázku lze dobře odpovědět na základě typické kombinace převodovky a motoru. Pokud byl první krok ve vývoji mechatroniky nejprve ve znamení přímého spojení motoru s převodovkou, vyvinul se tento přístup do podoby integrace s elektronikou pohonu. Výsledkem byly u Lenze řešení jako například spojení elektropřevodovky a decentrálního frekvenčního měniče 8200 motec.

Úspěch integrovaných kombinací elektromechaniky a elektroniky spočíval v minulosti především v tom, že vzhledem k vysokému stupni krytí již nebyly zapotřebí žádné skříňové rozvaděče a jednotky propojené datovou a výkonovou sběrnicí nabízely výhody především u rozsáhlých dopravních zařízení. Na prvním místě je nutné zmínit úspory při instalaci, protože díky decentrálním pohonným řešením bylo možné upustit od náročného hvězdicového propojení kabely. I když integrace inteligence v podobě softwaru myšlenku mechatroniky dále zdánlivě zkompletovala, zůstalo – provokativně řečeno – stále jen u toho, že přidaná hodnota byla skutečně malá. Třikrát jedna jsou tři.

Standardní kombinace mají své hranice

Které příčiny jsou základem této teze? Tím, že cíl vývoje spočíval přednostně ve sloučení motoru, elektroniky pohonu a softwarové inteligence, byl realizován na základě standardních komponent. Standardnímu motoru o výkonu 0,25 kW byl na svorkovnici posazen měnič frekvence s výkonem 0,25 kW – a mechatronická elektropřevodovka
s proměnlivým počtem otáček byla hotová. Zde byla nicméně přehlédnuta skutečnost, že aplikace možná kladly na takováto pohonná řešení zcela jiné požadavky.

A právě v horizontální dopravní technice může být takový standardní motor v podstatě perfektní volbou – ale snad ještě lépe spolu s měničem výkonu 1,1 kW pro zaručení spolehlivého zvládnutí rozběhových momentů. Tento malý příklad názorně ukazuje, že mechatronika vyžaduje více, než jen spojení jednotlivých komponent. Nepochybně: Ty mohou být samy o sobě naprosto perfektní. Ale jen skvělý motor se skvělým měničem dohromady ještě nevytváří skvělý mechatronický pohon.

Řešení na míru vytváří náskok

Společnost Lenze přešla s ohledem na tuto skutečnost k tomu, že paralelně s vlastními nároky na dalekosáhlou standardizaci pohonné a automatizační platformy navrhuje na „míru šitá“ řešení pro příslušné aplikace. Zde se přitom nejedná právě o další zdokonalování jednotlivých komponent, ale spíš o vývoj „jednoho pro druhé“. Tento mechatronický přístup má dva podstatné důsledky. Výrobci pohonné a automatizační techniky se musí někdy smířit s tím, že nemohou dostát speciálním požadavkům se standardními produkty. Univerzální švýcarský nůž má bez pochyby svoji hodnotu, pokud však špičkový kuchař vyžaduje perfektní nástroj, musí se chopit speciálního nože. Řešení, které je ušité přesně na míru pro určitý úkol, je optimálně funkční
a šetrné ke zdrojům.

Tento přístup promítnutý do pohonné techniky vyústil aktuálně u společnosti Lenze
do podoby elektropřevodovky g350. Tento mechatronický balíček integruje převodovku, motor, elektroniku a software do jedné jednotky, která byla jako specialista zcela cíleně vyvinuta pro horizontální dopravní techniku. Čtyři krát jedna je nyní opravdu více než čtyři. Tento profík na tok materiálu je k dispozici ve třech výkonnostních velikostech s točivými momenty 25, 50 a 75 Nm.

Lenze přesunul při důsledné realizaci myšlenky mechatroniky převod převodovky hluboko do prostoru motoru – tj. ne pouze sešroubování dvou jednotlivých komponent dohromady. Srovnatelná věc platí také pro elektroniku a software, pomocí kterého lze variabilně nastavit fixní otáčky motoru pomocí aplikace Lenze pro chytré telefony
s NFC spojením. Tímto způsobem lze libovolně vybrat při stejném točivém momentu výstupní rychlosti převodovky od 42 do 221 otáček za minutu. To v praxi velmi usnadňuje optimální integraci jednotky g350 do aplikace. Protože je jednotka g350 k dispozici jen ve dvou variantách, s a bez brzdy, obnáší celá řada se třemi výkony pouhých šest variant. Díky tomu je manipulace i integrace do aplikace tak jednoduchá. Tímto dosažená standardizace navíc výrazně ušetří náklady při celkové manipulaci s materiálem. Tuto výhodu lze hmatatelně pocítit například v jednodušším vývoji, menším počtu variant a také celkově rychlejším a méně komplexním zpracováním v rámci celého objednávkového procesu.

Štíhlost s vysokým stupněm účinnosti

Při pohledu dovnitř pracuje nová mechatronická pohonná jednotka energeticky úsporněji než všechny pohony, které jsou běžně používány v horizontální dopravní technice. Tato výhoda vyplývá především z toho, že převodovka g350 je pouze jednostupňová, v důsledku čehož dochází také k menším třecím ztrátám. Dále použila společnost Lenze kuželová kola s optimalizovaným ozubením, aby bylo možné úhlovou převodovku g350 integrovat do dopravní aplikace bez výrazných rušivých obrysů. Typické oblasti použití jsou zde především systémy toku materiálu pro kontejnery, které z této přidané hodnoty profitují.

Elektropřevodovka g350 Lenze nabízí – šitá přesně na míru dopravní technice pro kontejnery – integrované rampy a také možnost řízení brzd. Obě funkce zajišťují v praxi to, že lze přepravovaný materiál přepravovat bez rázů a tím šetrně. Všeobecně vzato představuje jednotka g350 univerzální standardní řešení pro celosvětové použití. Díly příslušenství přitom umožňují vybavit mechatronickou pohonnou jednotku
i dodatečnou momentovou vzpěrou nebo plnou hřídelí, a tím ji přizpůsobit individuálním požadavkům stroje.

Závěr

Příklad pohonné jednotky g350 Lenze ukazuje, že výhody mechatronického přístupu při vývojovém procesu lze skutečně využít teprve v tom případě, pokud úvahy překračují hranice zaběhlých komponent. Z 1 a 1 bude poté více než dva tehdy, pokud vznikne rafinovaný celek. Proto se zde také vyplatí vývoj nejen na jednotlivé úrovni, ale především optimalizace celku. Úspěchem této práce pro výrobce strojů poté je: Usnadnění života.

O firmě Lenze
Firma Lenze je přední společností v oblasti automatizace pro strojírenství. Díky kompetenci a zkušenostem získaných během 70 let své existence je Lenze pro své zákazníky silným partnerem. Portfolio obsahuje velmi kvalitní mechatronické produkty a balíčky, výkonné hardwarové a softwarové systémy pro automatizaci strojů a služby pro digitalizaci v oblastech jako big data management, cloudová a mobilní řešení a software ve spojení s internetem věcí (IoT).
Firma Lenze má celosvětově kolem 3 500 zaměstnanců a je zastoupena v 60 zemích. Lenze bude v rámci strategie růstu v příštích letech i nadále zvyšovat investice do oblastí „Průmyslu 4.0“ – s cílem dalšího zvýšení obratu a ziskovosti.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *