Integrale design software voor mechanische, electrische en control engineering toepassingen Huub Uijen OEM Technical Consultant Rockwell automation
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
De uitdagingen van de machine bouwer • Time to market • Throughput • Prijs-niveau
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Mechatronische aanpak Wikipedia: “Mechatronica is een synergistische aanpak bij het integraal en optimaal ontwerpen van een mechanisch systeem en het bijbehorende regelsysteem. “
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Mechatronische aanpak
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Mechatronische aanpak • Glas productielijn, verplaats glasplaten van 350 kg door verschillende behandelingsstations • Klant zoekt – Hogere productiviteit (hogere lijn snelheid) – Beter kwaliteit (betere snelheidsregeling) – Minder afkeur (regeling afstand tussen de producten) • Oude aanpak – Grotere motor, drive, schakelkast – Meer energie Verbruik – Geringe afname van product afkeur • Mechatronische aanpak – Analyseer gehele systeem – Identificeer problemen in de aandrijfketen – Optimaliseer ontwerp rond geїntegreerde drive-motor – Simuleer om gedrag te voorspellen – Doelstellingen behaald
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Mechatronische aanpak Voor
Na
• Overbrenging comsumeert 82% van het koppel • Last consumeert slechts 7%
• Minder verliezen in de aandrijfketen • Toegenomen lijnsnelheid – hogere productiviteit • Betere controle minder afkeur
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Virtuele Ontwerp Tools Systeem Efficientie Analyse Helpt machine prestatie te verhogen en energie verbruik te verminderen.
Systeem Tolerantie Analyse Geeft inzicht in robuustheid.
Emergency Stop Analyse Maximaliseer de output zonder toe te leggen op safety
Thermische modellen Speciaal bruikbaar voor OEM’s die exporteren naar warme hoge streken
Ratio Design Analyse Helpt uw systeem te optimaliseren
Voedingsspannings Tolerantie Analyse Reduceerd kans op machine problemen in het veld die vragen om ondersteuning ter plekke.
Systeem Tuning Simulatie Helpt design fouten te reduceren en kan tijd besparen tijdens inbedrijfsstelling.
3D CAD Integratie Haal makkelijk uw gegevens uit het CAD systeem.
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Levensduur schatting dimensioneer lineaire stage en verkrijg automatisch een L10 service schatting.
Systeem Efficientie Analyse Visualiseert waar motorkoppels worden geconsumeert.Bij een gezonde situatie zal het merendeel in de last gaan zitten; als het merendeel in de transmissie gaat zitten is er wellicht kans op verbetering. Gebruik de tool om snel uw opties te analyseren geeft u de mogelijkheid snel uw ontwerp te optimaliseren.
Meeste verliezen!
Voor • Ontwerpers focussen op het bewegen van de last. • Transmissie verliezen worden soms als factor geschat maar zelden vergeleken met de belasting.
NA
Business Impact
• Motion Analyzer geeft standaard koppel analyse • Controleren is simpel,en geeft snelle analyse van opties
• Geoptimaliseerd mechanisch ontwerp verbeterd pestatie • Vereist kleinere motor en versterkerminder ruimte en stroomverbruik
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Voedinggspannings Tolerantie Analyse Speciaal bruikbaar voor exporterendeOEM’s, de tolerantie analyse helpt om machine prestatie bij varierende voedingsspanningen te evalueren Verifieert hogesnelheids prestatie bij verminderde spanning, en toegenomen regeneratieve belasting als de voedingsspanning hoog is. Reduceerd kans op problemen in het veld die vragen om dure ondersteuning.
Voor • Machine presteerd normaal voor verschepen • Tript soms bij de afnemer • Engineer wordt gezonden om te onderzoeken
Na • Motion Analyzer maakt robuuste selectie • Systeem opereerd normaal voor verschepen en bij de afnemer. 1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Business Impact • Minder reis kosten. • Kost van aanpassingen in het veld • Reputatie • Engineers zijn beschikbaar voor nieuwe projecten
Thermisch Modelleren Motion Analyzer gebruikt dynamisch thermisch model van motor en drive om systeem prestatie te evalueren. Model beschouwt omgevingstemperatuur en hoogte en voorspelt wanneer stabiele temperatuur wordt bereikt. Speciaal bruikbaar voor exporterende OEM‘s.
Voor • Machine opereert normaal tijdens testen bij 21°C op NAP niveau • Tript vaak bij de klant met fabriek op 1200 m hoogte • Engineer wordt gestuurd voor onderzoek
Na • Motion Analyzer kiest motor voor operatie op 1200 m • Systeem opereert ook normaal bij de klant.
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Business Impact • Minder reis kosten. • Kosten van aanpassingen in het veld • Reputatie • Engineers zijn beschikbaar voor nieuwe projcten
SolidWorks Integration • Motion Analyzer driven SolidWorks Motion Simulation
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Levensduur schatting Motion Analyzer dimensioneerd ook Allen-Bradley integrated linear stages die “off-the-shelf” gemak combineren met levensduur schatting. Geef informatie over belasting en profiel; Motion Analyzer dimensioneert automatisch uw systeem en geeft ook een L10 service schatting.
Voor • Door de complex relatie tussen lrachten en bewegingis levensduur schatten moeilijk • Engineers overdimensioneren om veilig te zitten, of maken een fout en kiezen verkeerde componenten
Na • Geef belasting en bewegings informatie • Motion Analyzer selecteerd lineaire stage e geeft levensduur schatting voor flex-kabels en lagering 1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Business Impact • Overdimensioneren niet nodig • Minder problemen in het veld
Systeem Tuning Simulatie Tuning simulatie voorspelt machine pprestatie Emuleert tunen van as in RSLogix5000 (inclusief ‘Auto-tune’) en simuleert gedrag van last, motor en drive rekening houdend met compliantie en speling voor realistische resultaten. Reduceerd mogelijke ontwerp fouten.
Voor • Matlab simulaties of prototype nodig om prestaties van mechatronisch systeem te voorspellen.
Na • Voer applicatie informatie in en dimensioneer • Start simulatie om dynamisch gedrag te voor spellen. Test voor verschillende loop settings. 1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Business Impact • Sneller inzicht in machine prestatie • Reduceer aantal prototypes • Haal pvereiste prestatie • Snellere inbedrijfsstelling
Systeem Tuning Simulatie Torsion al Rigidity (lb in/rad)
Torsion al Rigidity (Nm/deg ree)
Rating (Nm)
Rating (lb in)
Torsion al Rigidity (Nm/rad )
Generic single beam flexible coupling
10
88
198
1,755
3.4
KTR Rotex Standard Size 19 Yellow Spider
10
88
801
7,100
14
KTR Rotex Standard Size 19 Red Spider
17
150
1,806
16,000
31
KTR Radex-NC Size 10
7
66
5,594
49,560
96
KTR Toolflex M Size 20
15
133
6,640
58,830
114
Alpha BC2 Size 15 A
15
133
20,000
177,200
344
Type
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Systeem Tuning Simulatie
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Systeem tuning simulatie
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Ratio Design Analyse Ratio analyse is een tool die mechanische ontwerpers helpt om reductoren, pulley diameters en de spoed van spindels te optimaliseren verstrekt ‘at-a-glance’ inzicht in voor en nadelen van veranderingen van mechanica tussen motor en last en begeleid zo naar een optimale oplossing.
Voor • Invloed van mechanische selectie op gedrag is onduidelijk veel gebruik van vuistregels
After • Motion Analyzer helpt ontwerper om grootheden te optimaliseren • Selectie wrodt ‘Mechatronischer’
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Business Impact • Geoptimaliseerd ontwerp kan machine prestatie verhogen • Kleinere motor & drive en minder ruimte inde kast gebruikt, kleinere stromen.
Direct Drive Technologies Direct Drive Rotary Servo Motors Help boost machine performance and reduce design complexity for rotary loads.
Direct Drive Linear Motors Geven ultieme flexibiliteit en prestatie met snelheden tot 5 meter per seconde en acceleraties tot 50G.
Direct Drive Linear Stages Meer prestatie en simpeler ontwerp Electrische Servo Cylinders Betere controle, accuratesse en repeatability dan pneumatic cylinders. Minder onderhoudskosten.
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
Mechatronic Design Tools – Machine Example System Efficiency Analysis Helps boosts machine performance and reduce energy consumption.
System Tolerance Analysis Provides an insight into a machine’s ability to cope with change.
Emergency Stop Analysis Helps maximize output without compromising safety
System Thermal Modeling Especially useful for machine builders exporting to countries with hot weather.
Ratio Design Analysis Guides designers to an optimized solution.
Supply Voltage Tolerance Analysis Reduces chance of machine issues in the field that result in costly support.
System Tuning Simulation Helps reduce design error and can save time during machine commissioning.
3D CAD Integration Download models of motion product and verify motion profiles at the februari 2011 design phase. mechanical
1 N-B-C - Nieuwegein
Lifetime Estimation Size an integrated linear stages and automatically get an L10 service life estimation.
Dank voor uw aandacht Motion Analyzer is te downloaden op: http://www.rockwellautomation.com/en/e-tools/configuration.html
Vragen?
1 februari 2011 N-B-C - Nieuwegein
