Meningkatkan Bilah Ergonomi dengan Aktuator Listrik Cerdas

Aktuator linier listrik telah lama memberikan manfaat ergonomis dengan mengotomatiskan tugas yang berulang, kotor, atau berbahaya. Baru-baru ini, integrasi kecerdasan onboard ke dalam aktuator listrik telah meningkatkan kontribusi ergonomis mereka ke tingkat yang baru. Fitur cerdas seperti kontrol motor digital, umpan balik posisi, sinkronisasi, dan pemantauan waktu nyata semakin mempermudah penerapan otomatisasi untuk meningkatkan kenyamanan, keamanan, dan efisiensi di tempat kerja.

Kontrol Motor Digital

Aktuator tradisional sering bergantung pada relai besar yang tidak efisien daya atau pengontrol independen untuk memperpanjang, menarik, atau menghentikan aktuator. Menggunakan elektronik onboard untuk mengelola daya dapat mengurangi arus pada sakelar atau kontak dari 20 A menjadi di bawah 22 mA, memungkinkan desain sistem yang lebih sederhana dan lebih murah. Operator dapat menjalankan dan mengubah arah aktuator dari kontrol sederhana.

Bayangkan sebuah ruang kerja di mana pekerja menangani komponen dengan berat lebih dari 100 pon dan membutuhkan jangkauan dan pembengkokan yang sering. Jika meja kerja mereka dikendalikan oleh aktuator yang dilengkapi dengan sakelar tingkat rendah, setiap pengguna dapat menyesuaikan ketinggian ke tingkat yang memerlukan sedikit pembengkokan atau peregangan, mengurangi kelelahan sekaligus meningkatkan produktivitas (Gambar 1).

Sementara rakitan aktuator tradisional memungkinkan penyesuaian seperti itu, mereka akan memerlukan switching motor eksternal, yang menarik lebih banyak daya dan harus dilakukan secara manual. Namun, dengan mengontrol aliran sirkuit secara elektronik, semua sakelar tersebut tertanam di rumah aktuator, yang juga memberikan pengaturan yang lebih ramping dan bersih tanpa kabel eksternal.

Pengalihan motor otomatis juga memiliki manfaat keamanan. Aktuator menarik antara 20 dan 40 amp, tergantung pada beban. Meminimalkan paparan arus ini selama pemasangan dan pengoperasian memungkinkan kontrol ergonomis yang lebih besar, sekaligus mengurangi potensi risiko bahaya sengatan listrik dari relai ampere tinggi.

Umpan Balik Posisi Digital

Aktuator listrik pintar (Gambar 2) tidak hanya memungkinkan penyesuaian posisi yang baik tetapi juga memberikan umpan balik waktu nyata tentang sejauh mana penyesuaian tersebut. Mereka dapat melaporkan lokasi beban sepanjang pukulan. Dalam contoh meja kerja pada Gambar 1, mereka dapat menangkap data tentang lokasi beban dan membandingkannya dengan parameter yang telah ditetapkan sebelumnya untuk memastikan operasi yang konsisten.

Bersamaan dengan umpan balik posisi digital, hadir kemampuan untuk mengukur dan mengontrol kecepatan. Misalkan Anda mengotomatiskan menaikkan atau menurunkan pintu berat yang melindungi mesin tertentu atau membentuk partisi. Mikrokontroler dapat menerima jumlah pulsa dari encoder dan menghitung jarak dan kecepatan perjalanan berdasarkan jumlah pulsa yang diterima dalam interval waktu yang ditentukan. Tetap menggunakan contoh pintu yang berat (Gambar 3), ini akan memungkinkan pengaturan kecepatan untuk melambat saat mencapai akhir langkah, mencegah pintu terbanting menutup sebelum operator memiliki waktu untuk membukanya.

Umpan Balik Posisi Analog

Umpan balik posisi digital adalah salah satu cara termudah untuk mengukur kecepatan aktuator tetapi tidak mudah untuk diprogram karena tidak mengingat posisi yang dilaporkan setelah kehilangan daya atau shutdown. Aktuator pintar yang dilengkapi dengan potensiometer analog, bagaimanapun, dapat menerima informasi posisi yang tepat dari potensiometer di gearbox aktuator, yang mengirimkan sinyal tegangan yang memperingatkan pengguna tentang kecepatan dan arah penggerak — dari awal hingga akhir langkah. Mereka mengingat posisi itu, jadi jika listrik padam, tidak perlu kembali ke posisi awal dan menyetel ulang perangkat.

Memori posisi yang andal memungkinkan pengembangan aplikasi yang menyimpan pengaturan ergonomis untuk setiap pengguna, memungkinkan ruang kerja disesuaikan untuk beberapa individu berdasarkan faktor seperti ketinggian, prosedur tersimpan, atau preferensi pengguna.

Sinkronisasi

Manfaat ergonomis dari aktuator listrik pintar bahkan lebih terasa saat digunakan dengan banyak aktuator. Anda dapat mengatur aktuator untuk menyesuaikan secara otomatis dengan pemindahan beban. Sebuah aplikasi perakitan pesawat di mana lima atau sepuluh pekerja sedang menyelesaikan badan pesawat, misalnya, mungkin mendukung mereka dengan platform yang harus diangkat tinggi di atas tanah.

Saat pekerja bergerak di sekitar platform, beban bergeser ke berbagai bagian platform, yang menyebabkan potensi ketidakseimbangan. Aktuator pintar yang terletak di berbagai titik di bawah platform (mis., satu di setiap sudut) dapat diatur untuk menyesuaikan sendiri untuk mengkompensasi saat beban bergeser selama gerakan aktuator sinkron (Gambar 4).

Membuat penyesuaian yang melawan beban pemindahan ini dilakukan dengan kontrol kecepatan dan umpan balik pemosisian. Aktuator berkomunikasi satu sama lain melalui jaringan internal, saling membaca kecepatan berdasarkan umpan balik pemosisian, dan menyesuaikannya.

Namun, melakukannya dengan umpan balik digital menghasilkan langkah yang tersendat-sendat, yang dapat dihindari oleh perancang dengan menempatkan posisi dan kecepatan di loop umpan balik dan menyesuaikannya berdasarkan kecepatan aktuasi dan posisi. Ini memberikan manfaat ergonomis yang akan mengangkat beban pemindahan dengan lancar dari beberapa titik, mengimbangi beban berukuran canggung seperti platform, kursi, dan pintu berat.

Mengontrol beberapa aktuator tradisional dimungkinkan tetapi merupakan operasi yang tidak tepat, memakan waktu, dan padat karya yang menempatkan beban tambahan pada aktuator, yang pada akhirnya menyebabkan pengikatan atau malfungsi lainnya. Sinkronisasi aktuator pintar menghilangkan dugaan dan menghasilkan gerakan yang seimbang, halus, dan diposisikan dengan baik.

Pemantauan Waktu Nyata

Aktuator listrik pintar dapat mengembalikan hasil pemantauan berkelanjutan untuk suhu, arus, kecepatan, tegangan, dan variabel lainnya, yang memungkinkan pemantauan kondisi lanjutan, diagnostik, dan penanganan kesalahan. Umpan balik dapat muncul secepat sepuluh kali per detik, karena aktuator terus menguji dirinya sendiri. Jika mendeteksi masalah (misalnya, melebihi ambang batas suhu), aktuator dapat menghentikan langkah tengah atau menyelesaikan gerakan terprogramnya — baik ditarik sepenuhnya atau diperpanjang — berhenti, dan mengirim tanda kesalahan ke komputer, semuanya dalam sepersekian menit. kedua.

Umpan balik tersebut memungkinkan pengguna untuk mundur dari operasi mereka untuk menganalisis pola dalam penggunaan, kecepatan, dan posisi untuk membuat operasi lebih ramah, aman, dan efisien. Ini sangat berharga dalam pengaturan otomatisasi pabrik yang mengintegrasikan beberapa perangkat (Gambar 5). Data yang dikumpulkan mungkin menunjukkan berapa kali stasiun kerja dinaikkan dan diturunkan atau berapa kali pintu dibuka dan ditutup. Ini dapat dibandingkan dengan riwayat operasi atau praktik terbaik industri untuk meningkatkan desain sel.

Data operasi mungkin juga ditabulasi silang dengan laporan cedera, yang dapat menunjukkan perlunya analisis yang lebih ergonomis. Jika aktuator yang memposisikan crimp die terus-menerus melaporkan kelebihan beban, misalnya, ini mungkin menunjukkan tingkat kejadian orang yang melukai diri mereka sendiri dan dapat mengidentifikasi di sel mana hal ini terjadi, jam berapa, dan shift mana yang mungkin terpengaruh.

Diversifikasi untuk Bertahan

Banyak fitur yang dibangun ke dalam aktuator listrik pintar memungkinkan pengguna untuk mendekati aplikasi dengan penyederhanaan desain dalam pikiran. Memiliki kemampuan untuk mengontrol aktuator melalui sarana digital, memberikan umpan balik digital atau analog, memungkinkan sinkronisasi multi-aktuator, atau menambahkan pemantauan real-time untuk metrik menyediakan alat yang diperlukan untuk menyelesaikan pekerjaan dalam satu paket. Sekarang, ketika pengguna melihat aplikasi, mereka dapat memberikan solusi otomatisasi yang melampaui fungsionalitas dasar gerakan bolak-balik.

Aktuator listrik pintar menyediakan gerakan plug-and-play di beberapa sumbu proses otomatis tanpa komplikasi teknologi otomasi lainnya seperti silinder hidrolik atau pneumatik. Dengan meninjau kebutuhan aplikasi sebelumnya, pengguna mungkin menemukan bahwa kemampuan aktuator pintar untuk mengontrol gerakan, mengingat posisi, atau menyediakan metrik aplikasi dapat membedakan dirinya di antara lautan teknologi lainnya.

Karena pembuat mesin dan pengguna akhir sama-sama melihat ke masa depan, solusi otomatisasi mereka akan melampaui fungsionalitas dasar dan terus memberikan solusi yang lebih mudah, masa pakai peralatan yang lebih lama, dan keamanan jangka panjang.

Semakin intrinsik kemampuan kontrol ini pada peralatan, semakin sedikit ia berdiri di antara pengguna dan manfaat akhir yang mereka harapkan. Imbalannya dapat ditemukan dalam kepuasan pekerja, keselamatan, kesehatan, dan produktivitas — semuanya menguntungkan semua orang dalam aliran nilai.

Artikel ini ditulis oleh Chris Diak, Manajer Penjualan Produk Otomasi di Motion Industries (Birmingham, AL) dan Travis Gilmer, Spesialis Lini Produk – Aktuator Linier di Thomson Industries (Radford, VA).