De concurrentie voorblijven wordt voor “lean” engineering teams met beperkte middelen een interessante uitdaging. Met de behoefte meer performance te gaan leveren in gedachte houdend, zou iedere product manager zich af moeten vragen; “Hoeveel meer performance is nodig te kunnen voldoen aan de marktvraag? Kunnen we het huidige ontwerp met minimale veranderingen tweaken om grote systeem verbeteringen te verkrijgen? Of zullen we opnieuw moeten ontwerpen?”

• Besturing methode, inclusief Industry 4.0 elementen
• Gecentraliseerd of gedecentraliseerd
• Single source tegenover multiple motion
• Certificering

Een compleet re-design betekent vele uren ontwikkeling, documentatie en prototyping. Komt daarbij nog de input van klant en eindklant met betrekking tot beoogde motion karakteristieken. Verder moeten resultaten/onderlinge verschillen met concurrenten uitgebreid getest en gedocumenteerd worden.
Duidelijk is dat een re-design het meest tijd- en kosten verslindend is. Risico’s kunnen escaleren wanneer gekozen mechanische systemen minder goed functioneren dan verwacht en iedereen terug naar de tekentafel kan. Extreem benodigde vooruitgang in functie en productiviteit kan doen beslissen tot een total re-design.

Gedeeltelijke re-design is normaal gesproken een minder kostbare aanpak, omdat dan enkel problematische mechanische onderdelen hoeven te worden geïdentificeerd en vervangen. Risico’s zitten hierbij vooral in beperkte performance verbetering ten op zichte van een compleet re-design. Om een gedeeltelijke re-design te doen slagen is uitgebreide kennis nodig welke mechanische onderdelen de maximale performance in de weg zitten en waarom. Daarbij is kennis van variabele alternatieven en mogelijke kosten en engineering impact op het totale systeem essentieel. Als voorbeeld zou het kiezen voor een direct-drive oplossing kunnen betekenen dat onderhoud en mechanische problemen van bepaalde mechanische componenten in 1x verdwenen zijn.

Met de expertise hoe een volledig systeem functioneert en hoe de onderliggende systemen werken met mogelijke aanpassingen hierin, kunnen engineers de beste keus maken in risico beperking en maximale performance met de grootste kostenbesparing.

Het vervangen van een motor of drive is de meest low-cost en minst veranderende aanpak om de machine performance te verbeteren. Echter wordt het verkrijgen van grotere performance beperkt, wanneer nieuwe componenten niet meer matchen met de rest. Zeker bij gebruik van verschillende toeleveranciers. Optimaal functionerende systemen zijn voorzien van drive control algoritmen die afgestemd zijn op de elektromagnetische structuur van de bijhorende motor, evenals de feedback elementen die overeenkomen met de verwachtingen van het drive-motor systeem.

Een nieuwe motor of drive kan op papier superieure performance hebben, integratie in een bestaand systeem kan deze voordelen enorm beperken.

Zoals bij alle elektronica, nieuwe generatie motoren, drives en controllers hebben allen baat bij performance verbeteringen, compactere bouw en nieuwe functies. Hierdoor zijn ze makkelijker in te passen op een kleinere footprint. Dus beter in te passen in bestaande configuraties.

Een succesvolle upgrade van het motion systeem moet dus beginnen met een zorgvuldige uiteenzetting van de performance van de huidige machine om uit te vinden wat nu echt nodig is om de productiviteit te kunnen vergroten. Voorbeelden:

• Heeft de machine een snelle indexering nodig om start en stop tijden te verbeteren? Zo ja, moet een gelijkwaardige motor worden gekozen met minder rotor inertie of een motor met meer acceleratie? Een optimaal gecombineerd en getuned systeem geeft optimale performance en lost deze vraag op.
• Indien de grootte van machine een issue is, maar de performance gelijk moet blijven zou de oplossing kunnen worden gevonden in een motion systeem met equivalente performance karakteristieken in een kleinere package.

Hoe motion systemen de machine performance zonder re-design kan aanpassen

Een nieuwe generatie motoren, drives en controllers zorgt voor performance geoptimaliseerde motion systemen afgestemd op de vraag zonder re-design. Als voorbeeld nemen we een servomotor met efficiënte rotor en stator design met high-energy magneten die meer torque en kracht leveren in dezelfde ruimte en met dezelfde ophanging waarin de oude technologie wordt gebruikt. Of, dezelfde voordelen maar dan in een kleiner formaat zonder performance loss. Met de juiste motor-drive technology kunnen op ruimte en energie consumptie worden bespaard.

Voorbeelden de machine performance te vergroten zonder design veranderingen.
Geen theoretische scenario’s, maar real-world kansen gebaseerd op nieuwe generatie heden ten dage technologie.

Motoren met equivalente grootte met zelfde bevestiging voor grotere torque en kracht:

Een motor die meer torque en power kan leveren dan de bestaande motor kan de performance van de machine vergroten met minimale investering en kosten. Meer torque verbetert versnel- en vertragingstijden en snellere indexering om machine productiviteit te vergroten. Efficiënt ontwerp van wikkeling verhoogt de productie met hoge vuldichtheid en toenemende flux productie efficiency. Wikkelingen bestaan uit koperen kern bedrading die gewikkeld om de stalen stator voorziet in een specifiek flux pad wat de motor power geeft. Meer volume bij de aansluitingen zorgen voor een efficiënter magnetisch veld en betere torque productie.

Motoren met minder massatraagheid in zelfde grootte en bevestiging:
De motor performance kan ook worden verbeterd door de massatraagheid van de rotor te verkleinen met zelfde package grootte. Dan is ook minder energie nodig om de snelheid te veranderen. Voor de beste resultaten zullen geavanceerde tuning mogelijkheden kunnen zorgen voor optimale performance. Vaak zit deze verwerkt in de drive.

Feedback keuze:
Motoren met keuzes in feedback zorgen voor accurate positionering in de huidige machine. Een nieuwe motor kan dezelfde of een ge-upgrade feedback device gebruiken. Gestandaardiseerde motion suppliers kunnen geïntegreerde oplossingen bieden voor drive, kabel, motor en feedback.

Versterker keuze:
Ook een andere versterker kan de performance verbeteren. Er worden steeds compactere oplossingen bedacht. Denk aan meerdere assen aansturen en uitgebreidere tuning. (filters, snelheid, positie loops)

Enkele en dubbele bekabeling:
Nieuwe motoren kunnen tegenwoordig al middels een enkele kabel worden voorzien van stroom en communicatie. Eenvoudiger installatie en ruimte- en kostenbesparend.

Co-engineering capaciteiten:
Toeleveranciers van motion hard & software kunnen een belangrijke rol spelen in co-engineering een upgrade project. Alternatieven in hardware of specifieke aanpassingen kunnen worden toegelicht.