แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อทดแทนระบบพลังงานของไหล: คู่มือการใช้งานระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรมอย่าง практиcal

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่กระบอกสูบนิวแมติกและแอกชูเอเตอร์ไฮดรอลิกครองตลาดการควบคุมการเคลื่อนที่ในอุตสาหกรรม ความนิยมของอุปกรณ์เหล่านี้มาจากวิธีการควบคุมที่เรียบง่าย แรงขับที่แข็งแกร่ง และการติดตั้งที่ไม่ซับซ้อน เพียงจ่ายพลังงานให้วาล์ว ของไหลก็จะเคลื่อนที่ และแอกชูเอเตอร์จะยืดหรือหด แนวคิดนี้เข้าใจง่ายและยิ่งดูแลรักษาได้ง่ายกว่า

อย่างไรก็ตาม โรงงานสมัยใหม่ต้องเผชิญแรงกดดันเพิ่มขึ้นในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ลดความต้องการในการบำรุงรักษา กำจัดการรั่วไหล และเพิ่มความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง ข้อกำหนดเหล่านี้เร่งให้มีการนำแอกชูเอเตอร์ไฟฟ้ามาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ตั้งแต่การบรรจุภัณฑ์และการประกอบ ไปจนถึงการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และระบบอัตโนมัติในกระบวนการผลิต

ต่างจากระบบที่ขับเคลื่อนด้วยของไหลดั้งเดิม แอกชูเอเตอร์ไฟฟ้าให้การควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำ รูปแบบการเคลื่อนที่ที่ตั้งโปรแกรมได้ การเคลื่อนที่ซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ และความสามารถในการวินิจฉัยแบบเรียลไทม์ วิศวกรสามารถควบคุมความเร่ง ความเร็ว การชะลอความเร็ว และตำแหน่งหยุดได้โดยไม่ต้องพึ่งตัวควบคุมแรงดัน ตัวควบคุมอัตราการไหล หรือการปรับตั้งทางกล

ในอดีต ข้อดีเหล่านี้มาพร้อมกับข้อเสียสำคัญ ระบบการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้ามักต้องใช้เซอร์โวไดรฟ์ การเขียนโปรแกรม PLC เครือข่ายสื่อสาร ซอฟต์แวร์ปรับแต่ง ระบบป้อนกลับจากเอ็นโคเดอร์ และความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านการควบคุมการเคลื่อนที่

สำหรับโรงงานจำนวนมาก โดยเฉพาะโรงงานที่เปลี่ยนจากกระบอกสูบนิวแมติกแบบเรียบง่าย ความซับซ้อนนี้กลายเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำไปใช้งาน

แพลตฟอร์มแอกชูเอเตอร์ไฟฟ้าแบบผสานรวมสมัยใหม่มุ่งขจัดความท้าทายนี้ด้วยการรวมกลไกของแอกชูเอเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมมอเตอร์ และซอฟต์แวร์กำหนดค่าไว้ในชุดเดียว ผลลัพธ์คือระบบที่มอบข้อดีของการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า พร้อมคงความเรียบง่ายในการใช้งานซึ่งทำให้ระบบนิวแมติกได้รับความนิยมอย่างมาก

บทความนี้จะพิจารณาแพลตฟอร์ม e-Actuator ของ SMC และสำรวจว่าระบบการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าแบบผสานรวมกำลังช่วยให้ผู้ผลิตเปลี่ยนจากเทคโนโลยีส่งกำลังด้วยของไหลแบบดั้งเดิมได้อย่างไร

สำหรับโรงงานที่กำลังปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานด้านระบบอัตโนมัติ เทคโนโลยีเหล่านี้กำลังเข้ามาเสริม ระบบ PLC และ PAC, แพลตฟอร์ม HMI อุตสาหกรรม และ โซลูชันควบคุมการเคลื่อนที่ ขั้นสูงที่ใช้ทั่วทั้งกระบวนการผลิตสมัยใหม่มากขึ้น

รูปที่ 1. ซีรีส์ e-Actuator ในชุดสาธิตจาก SMC

เหตุใดผู้ผลิตจึงเปลี่ยนจากแอกชูเอเตอร์นิวแมติกและไฮดรอลิก

ระบบนิวแมติกยังคงเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีควบคุมการเคลื่อนที่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม โรงงานส่วนใหญ่มีลมอัดพร้อมใช้งาน และกระบอกสูบนิวแมติกให้การทำงานที่เชื่อถือได้สำหรับการใช้งานหลากหลายรูปแบบ

ระบบไฮดรอลิกยังคงครองการใช้งานที่ต้องการแรงส่งออกสูงมาก รวมถึงเครื่องกด เครื่องจักรหนัก อุปกรณ์ขึ้นรูปโลหะ และแอคชูเอเตอร์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่

แม้จะมีข้อได้เปรียบเหล่านี้ เทคโนโลยีระบบกำลังของไหลก็ยังนำมาซึ่งความท้าทายด้านการปฏิบัติงานหลายประการ

ระบบอากาศอัดมีประสิทธิภาพโดยธรรมชาติต่ำ การสูญเสียพลังงานอย่างมากเกิดขึ้นระหว่างการอัดอากาศ การจ่าย การกักเก็บ และการระบายอากาศ การรั่วไหลของอากาศมักเกิดขึ้นทั่วโรงงานที่มีอายุการใช้งานมากขึ้น ส่งผลให้ต้นทุนพลังงานเพิ่มขึ้นโดยไม่ได้ก่อให้เกิดงานที่เป็นประโยชน์

ระบบไฮดรอลิกมีข้อกังวลที่แตกต่างกัน การปนเปื้อนของของไหล การเสื่อมสภาพของซีล การรั่วไหล ข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม และความต้องการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง ล้วนเพิ่มต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าช่วยแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้โดยตรงหลายประการ

• ไม่สิ้นเปลืองอากาศอัด
• ไม่ต้องบำรุงรักษาน้ำมันไฮดรอลิก
• ไม่ต้องกังวลเรื่องการรั่วไหล
• เสียงรบกวนขณะทำงานต่ำลง
• ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่ดีขึ้น
• โปรไฟล์การเคลื่อนที่ที่ตั้งโปรแกรมได้
• ระบบวินิจฉัยแบบรวม
• ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น

ที่สำคัญที่สุดคือ แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าช่วยให้ควบคุมการเคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำ แทนที่จะเพียงเคลื่อนที่ระหว่างจุดปลายทางคงที่สองจุด

ความสามารถนี้ช่วยให้วิศวกรสร้างระบบการผลิตที่ยืดหยุ่น ซึ่งรองรับผลิตภัณฑ์ สูตรการผลิต และโหมดการทำงานได้หลายรูปแบบโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนทางกล

ความซับซ้อนแบบดั้งเดิมของระบบการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า

แม้ว่าแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าจะมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพอย่างมาก แต่ระบบการเคลื่อนที่แบบเซอร์โวแบบดั้งเดิมมักต้องใช้ความพยายามด้านวิศวกรรมมากกว่าการติดตั้งระบบนิวแมติกอย่างมาก

โซลูชันการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าแบบทั่วไปมักประกอบด้วย:

• เซอร์โวมอเตอร์
• เซอร์โวไดรฟ์
• ตัวควบคุมการเคลื่อนที่
• การป้อนกลับจากเอ็นโค้ดเดอร์
• เครือข่ายการสื่อสาร
• ซอฟต์แวร์สำหรับการเขียนโปรแกรม
• ฮาร์ดแวร์สำหรับจ่ายกำลังไฟฟ้า
• การผสานรวมระบบความปลอดภัย

ในโรงงานอุตสาหกรรมหลายแห่ง วิศวกรเพียงต้องการให้กระบอกสูบเคลื่อนที่จากตำแหน่ง A ไปยังตำแหน่ง B การติดตั้งระบบเซอร์โวครบชุดสำหรับความต้องการที่เรียบง่ายเช่นนี้อาจเพิ่มความซับซ้อนและต้นทุนโดยไม่จำเป็น

ความท้าทายนี้อธิบายได้ว่าทำไมกระบอกสูบนิวแมติกจึงยังคงใช้งานอย่างแพร่หลาย แม้จะมีข้อจำกัด

ความพยายามด้านวิศวกรรมที่จำเป็นต่อการกำหนดค่า การเริ่มใช้งาน และการบำรุงรักษาระบบควบคุมการเคลื่อนที่แบบดั้งเดิม มักไม่คุ้มกับประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ต้องการการเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบง่าย ๆ

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าแบบรวมพยายามเชื่อมช่องว่างนี้ด้วยการมอบประสิทธิภาพการกำหนดตำแหน่งระดับเซอร์โว ขณะเดียวกันยังคงความเรียบง่ายของวิธีควบคุมระบบกำลังของไหลแบบดั้งเดิม

ทำความเข้าใจแนวคิด SMC e-Actuator

ซีรีส์ e-Actuator ของ SMC EQFS ใช้แนวทางการควบคุมการเคลื่อนที่ที่เน้นการใช้งานจริง

แทนที่จะต้องให้วิศวกรจัดซื้อมอเตอร์ ไดรฟ์ ระบบป้อนกลับ และตัวควบคุมแยกกัน แอคชูเอเตอร์จะรวมส่วนประกอบเหล่านี้ไว้ในชุดประกอบขนาดกะทัดรัด

สถาปัตยกรรมนี้ช่วยลดความซับซ้อนของการติดตั้งลงอย่างมาก

คอนโทรลเลอร์แบบรวมจะจัดการสิ่งต่อไปนี้โดยอัตโนมัติ:

• การควบคุมตำแหน่ง
• การสับเปลี่ยนเฟสมอเตอร์
• การควบคุมการเร่งความเร็ว
• การควบคุมการชะลอความเร็ว
• ข้อมูลป้อนกลับตำแหน่ง
• การจัดลำดับการเคลื่อนที่
• การตรวจสอบข้อขัดข้อง

ด้วยเหตุนี้ ผู้ใช้จึงโต้ตอบกับแอคชูเอเตอร์ได้คล้ายกับกระบอกลมนิวแมติก

อินพุตดิจิทัลแบบง่ายใช้สั่งการเคลื่อนที่ ขณะที่คอนโทรลเลอร์ภายในจัดการการคำนวณที่ซับซ้อนและอัลกอริทึมควบคุมซึ่งทำงานอยู่เบื้องหลัง

รูปที่ 2. คอนโทรลเลอร์แบบรวมพร้อมอินเทอร์เฟซเฉพาะสำหรับกำลังไฟฟ้า I/O และการกำหนดค่า

คอนโทรลเลอร์แบบรวม: ทำให้การติดตั้งระบบการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าง่ายขึ้น

อุปสรรคสำคัญประการหนึ่งต่อการนำแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามาใช้งานคือความซับซ้อนของคอนโทรลเลอร์ในอดีต

ระบบเซอร์โวแบบดั้งเดิมมักต้องมีการกำหนดค่าจำนวนมากและต้องใช้ความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน

สถาปัตยกรรมคอนโทรลเลอร์แบบรวมช่วยให้การติดตั้งใช้งานง่ายขึ้น โดยฝังระบบควบคุมการเคลื่อนที่ไว้โดยตรงในชุดแอคชูเอเตอร์

ในด้านการติดตั้ง วิศวกรจะเชื่อมต่อหลักอยู่สามจุด:

• อินพุตกำลังไฟฟ้า 24 VDC
• อินเทอร์เฟซดิจิทัล I/O
• อินเทอร์เฟซการกำหนดค่า

การออกแบบนี้ช่วยขจัดความซับซ้อนของการเดินสายส่วนใหญ่ที่มักเกี่ยวข้องกับระบบควบคุมการเคลื่อนที่แบบแยกส่วน

ผู้สร้างเครื่องจักรได้รับประโยชน์จากการใช้พื้นที่ในตู้ควบคุมลดลง เอกสารที่เรียบง่ายขึ้น และขั้นตอนการทดสอบเดินเครื่องที่รวดเร็วขึ้น

บุคลากรซ่อมบำรุงก็ได้รับประโยชน์เช่นกัน เพราะการแก้ไขปัญหาทำได้ง่ายขึ้นอย่างมากเมื่อไดรฟ์และแอคชูเอเตอร์ทำงานเป็นระบบเดียวกัน

ข้อได้เปรียบของโครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้าเหนือระบบของไหล

ประโยชน์ของแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าที่มักถูกมองข้ามประการหนึ่งคือโครงสร้างพื้นฐานของสถานประกอบการ

ระบบนิวแมติกต้องใช้อุปกรณ์สนับสนุนจำนวนมากก่อนที่แอคชูเอเตอร์เพียงตัวเดียวจะทำงานได้

โครงสร้างพื้นฐานนี้อาจประกอบด้วย:

• เครื่องอัดอากาศ
• เครื่องทำลมแห้ง
• ตัวกรอง
• ตัวควบคุมแรงดัน
• ถังเก็บ
• ท่อจ่าย
• โปรแกรมจัดการการรั่วไหล

ระบบไฮดรอลิกก็ต้องใช้การลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐานจำนวนมากเช่นกัน

โดยทั่วไประบบเหล่านี้ประกอบด้วยปั๊ม ถังพัก วาล์ว เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ระบบกรอง และเครือข่ายท่อขนาดใหญ่

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าช่วยขจัดข้อกำหนดเหล่านี้ได้หลายประการ

โครงสร้างพื้นฐานสำหรับจ่ายไฟฟ้ามีอยู่แล้วทั่วทั้งสถานประกอบการอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การขยายการเชื่อมต่อไฟฟ้าไปยังพื้นที่ห่างไกลมักทำได้ง่ายกว่าการติดตั้งเครือข่ายลมอัดหรือไฮดรอลิกใหม่อย่างมาก

ข้อดีนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษในโครงการขยายและปรับปรุงสถานประกอบการ

วิศวกรสามารถติดตั้งระบบการเคลื่อนที่ในสถานที่ที่อาจไม่มีลมอัด หรือมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูงเกินไป

ทำความเข้าใจการเชื่อมต่อกำลังไฟฟ้าและ I/O

e-Actuator ใช้แนวทางการเดินสายที่เรียบง่ายและสอดคล้องกับแนวทางปฏิบัติทั่วไปด้านระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม

ขั้วต่อแหล่งจ่ายไฟรับไฟควบคุมมาตรฐาน 24 VDC จึงสามารถใช้งานร่วมกับระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่มีอยู่ได้

แพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้สถาปัตยกรรมแหล่งจ่ายไฟ 24 VDC อยู่แล้วสำหรับเซนเซอร์ ตัวควบคุม HMI และอุปกรณ์สื่อสาร

ความเข้ากันได้นี้ช่วยให้การผสานรวมระบบทำได้ง่ายขึ้น

รูปที่ 3. การกำหนดขาพินสำหรับแหล่งจ่ายไฟและ I/O ดิจิทัลที่ใช้โดยตัวควบคุมแบบติดตั้งในตัว

สถาปัตยกรรมอินพุตดิจิทัลแตกต่างเล็กน้อยจากโมดูลอินพุต PLC ทั่วไปหลายรุ่น

เนื่องจากแอคชูเอเตอร์อ้างอิงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟจากภายใน อุปกรณ์ภายนอกจึงต้องใช้จุดอ้างอิงทางไฟฟ้าร่วมกัน

การทำความเข้าใจความสัมพันธ์นี้มีความสำคัญระหว่างการผสานรวมระบบ

การต่อลงดินและการจัดการจุดอ้างอิงร่วมอย่างเหมาะสมช่วยให้การทำงานมีความน่าเชื่อถือ พร้อมลดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าและปัญหาด้านการสื่อสาร

วิศวกรที่ผสานแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าเข้ากับระบบ Allen-Bradley ControlLogix, Siemens SIMATIC S7 หรือ Schneider Modicon Quantum ควรตรวจสอบแนวทางปฏิบัติทั่วไปเกี่ยวกับจุดอ้างอิงของแหล่งจ่ายไฟระหว่างการติดตั้ง

การใช้งานในภาคอุตสาหกรรมที่ได้รับประโยชน์สูงสุดจากแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า

ไม่ใช่ทุกการใช้งานระบบนิวแมติกหรือไฮดรอลิกที่ควรเปลี่ยนเป็นระบบการเคลื่อนไหวด้วยไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ

อย่างไรก็ตาม การใช้งานบางประเภทจะได้รับประโยชน์อย่างมากจากเทคโนโลยีแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า

ตัวอย่างเช่น:

• เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์
• ระบบหยิบและวาง
• อุปกรณ์ประกอบชิ้นส่วน
• การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• กระบวนการผลิตยา
• การผลิตอาหารและเครื่องดื่ม
• ระบบอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการ
• อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

การใช้งานเหล่านี้มักต้องการการกำหนดตำแหน่งที่ทำซ้ำได้ รูปแบบการเคลื่อนไหวที่ยืดหยุ่น และลดความต้องการในการบำรุงรักษา

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามอบข้อได้เปรียบที่ทำได้ยากเมื่อใช้ระบบส่งกำลังด้วยของไหลดั้งเดิม

ขณะที่สภาพแวดล้อมการผลิตยังคงนำกลยุทธ์โรงงานอัจฉริยะมาใช้ ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวด้วยไฟฟ้าก็สอดคล้องกับเป้าหมายของอุตสาหกรรม 4.0 มากขึ้น ซึ่งมุ่งเน้นการเชื่อมต่อ การวินิจฉัยประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพการทำงาน และการมองเห็นกระบวนการปฏิบัติงาน

การกำหนดค่าซอฟต์แวร์: จุดที่การเคลื่อนไหวด้วยไฟฟ้าใช้งานได้จริง

สำหรับวิศวกรจำนวนมาก การกำหนดค่าซอฟต์แวร์ถือเป็นข้อกังวลสำคัญที่สุดเมื่อต้องเปลี่ยนจากกระบอกสูบนิวแมติกเป็นแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า

แพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนไหวแบบดั้งเดิมมักต้องตั้งค่าพารามิเตอร์อย่างละเอียด กำหนดการสื่อสาร ตั้งค่าแกน ดำเนินการปรับจูน และอาศัยความเชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรม

วัตถุประสงค์ของแพลตฟอร์ม e-Actuator แตกต่างออกไปโดยพื้นฐาน

แทนที่จะแสดงพารามิเตอร์การเคลื่อนที่หลายร้อยรายการ ซอฟต์แวร์จะมุ่งเน้นการกำหนดค่าเฉพาะการตั้งค่าที่จำเป็นสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมทั่วไป

แนวทางนี้ช่วยลดเวลาในการทดสอบการทำงานลงอย่างมาก ขณะเดียวกันยังคงรักษาข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า

ซอฟต์แวร์กำหนดค่าจะระบุรุ่นแอคชูเอเตอร์ที่เชื่อมต่อโดยอัตโนมัติ และแสดงเฉพาะพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องสำหรับการปรับตั้ง

ด้วยเหตุนี้ วิศวกรจึงใช้เวลาน้อยลงกับการใช้งานเมนูที่ซับซ้อน และมีเวลามากขึ้นในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักร

การเชื่อมต่อกับ e-Actuator Setup Tool

การกำหนดค่าดำเนินการโดยใช้ e-Actuator Setup Tool โดยเฉพาะที่ SMC จัดเตรียมไว้

ซอฟต์แวร์สื่อสารผ่านพอร์ตกำหนดค่า M12 โดยเฉพาะ ซึ่งอยู่บนคอนโทรลเลอร์ในตัว

หลังจากสร้างการสื่อสารแล้ว ซอฟต์แวร์จะตรวจจับข้อมูลต่อไปนี้โดยอัตโนมัติ:

• ประเภทแอคชูเอเตอร์
• ความยาวช่วงชัก
• เวอร์ชันคอนโทรลเลอร์
• โหมดการทำงานที่มีให้ใช้งาน
• การตั้งค่าพารามิเตอร์ปัจจุบัน

กระบวนการตรวจจับอัตโนมัตินี้ช่วยลดขั้นตอนการตั้งค่าด้วยตนเองหลายรายการที่มักเกี่ยวข้องกับระบบเซอร์โว

สำหรับผู้ผลิตเครื่องจักรที่ติดตั้งแอคชูเอเตอร์หลายตัว ความสามารถนี้ช่วยลดเวลาเริ่มต้นระบบได้อย่างมาก

ช่างเทคนิคทดสอบการทำงานสามารถตรวจสอบการกำหนดค่า ปรับการตั้งค่า และยืนยันการทำงานได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่จำเป็นต้องมีความรู้ด้านการเขียนโปรแกรมมาก

รูปที่ 4 โหมดการทำงานที่มีให้ใช้งานภายในเครื่องมือ e-Actuator Setup Tool

คำอธิบายโหมดการทำงาน

หนึ่งในคุณสมบัติที่ล้ำสมัยที่สุดของแพลตฟอร์มนี้คือความสามารถในการจำลองการทำงานของวาล์วนิวแมติกที่คุ้นเคย

ช่างเทคนิคซ่อมบำรุงและผู้ควบคุมเครื่องจักรมีความเข้าใจอยู่แล้วว่าวาล์วนิวแมติกควบคุมทิศทางทำงานอย่างไร

การจำลองวิธีการควบคุมเหล่านี้ช่วยลดระยะเวลาเรียนรู้การเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าลงได้อย่างมาก

แพลตฟอร์มนี้มีโหมดการทำงานหลักสามโหมด

โหมดโซลินอยด์เดี่ยว

โหมดนี้ทำงานคล้ายกับวาล์วนิวแมติกแบบสปริงคืนกลับ

เมื่ออินพุตดิจิทัลทำงาน แอคชูเอเตอร์จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่สั่ง

เมื่อสัญญาณถูกตัดออก แอคชูเอเตอร์จะกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้นโดยอัตโนมัติ

โหมดการทำงานนี้เหมาะสำหรับ:

• ระบบดันชิ้นงานออก
• อุปกรณ์กำหนดตำแหน่งแบบง่าย
• กลไกจับยึด
• ประตูคัดทิ้ง
• สถานีโหลด

การใช้งานกระบอกสูบนิวแมติกหลายรูปแบบสามารถเปลี่ยนมาใช้วิธีการควบคุมนี้ได้โดยตรง

โหมดโซลินอยด์คู่

โหมดโซลินอยด์คู่เลียนแบบการทำงานของวาล์วควบคุมทิศทางแบบโซลินอยด์คู่ ซึ่งใช้กันทั่วไปในระบบอัตโนมัติแบบนิวแมติก

อินพุตดิจิทัลหนึ่งรายการใช้สั่งการยืด ขณะที่อินพุตรายการที่สองใช้สั่งการหด

แอคชูเอเตอร์จะคงตำแหน่งไว้จนกว่าจะได้รับคำสั่งใหม่

แนวทางนี้ให้ความยืดหยุ่นในการควบคุมมากกว่า และมีลักษณะใกล้เคียงกับการออกแบบเครื่องจักรอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม

การใช้งานรวมถึง:

• ระบบถ่ายโอน
• อุปกรณ์ขนถ่ายวัสดุ
• สถานีประกอบอัตโนมัติ
• กลไกจัดลำดับตำแหน่ง
• อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์

โหมดศูนย์ปิด

โหมดศูนย์ปิดเพิ่มความสามารถที่ไม่มีในกระบอกสูบนิวแมติกส์แบบดั้งเดิมส่วนใหญ่

นอกจากตำแหน่งยืดและหดแล้ว แอคชูเอเตอร์ยังสามารถเคลื่อนไปยังตำแหน่งกึ่งกลางได้

ช่วยให้ควบคุมสามตำแหน่งได้โดยใช้ดิจิทัลอินพุตเพียงสองช่อง

ความสามารถในการหยุดที่ตำแหน่งกึ่งกลางซึ่งกำหนดค่าได้ เปิดโอกาสให้เครื่องจักรทำงานที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นโดยไม่ต้องใช้ตัวควบคุมการเคลื่อนที่แบบเซอร์โวเต็มรูปแบบ

การใช้งานรวมถึง:

• การจัดการชิ้นงานหลายตำแหน่ง
• ระบบคัดแยก
• สถานีตรวจสอบ
• กลไกถ่ายโอน
• ระบบกำหนดตำแหน่งผลิตภัณฑ์

ฟังก์ชันนี้เน้นให้เห็นข้อได้เปรียบสำคัญประการหนึ่งที่แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามีเหนือเทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนด้วยของไหลแบบดั้งเดิม

การเชื่อมช่องว่างระหว่างนิวแมติกส์กับการควบคุมเซอร์โว

โหมดการทำงานเหล่านี้แสดงให้เห็นแนวโน้มสำคัญที่กำลังเกิดขึ้นทั่วทั้งระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม

ผู้ผลิตต่างมองหาโซลูชันที่ผสานความเรียบง่ายของระบบอัตโนมัติแบบดั้งเดิมเข้ากับความยืดหยุ่นของเทคโนโลยีดิจิทัลสมัยใหม่มากขึ้น

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามีตำแหน่งที่โดดเด่นในช่วงเปลี่ยนผ่านนี้

ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีฟังก์ชันการทำงานมากกว่ากระบอกสูบนิวแมติกส์อย่างมาก พร้อมหลีกเลี่ยงความซับซ้อนส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับแพลตฟอร์มการเคลื่อนที่แบบเซอร์โวเต็มรูปแบบ

ความสมดุลนี้น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับผู้สร้างเครื่องจักรที่พัฒนาอุปกรณ์ให้ลูกค้าซึ่งอาจไม่มีความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านการควบคุมการเคลื่อนที่

คำสั่งดิจิทัลแบบง่ายยังคงคุ้นเคยสำหรับเจ้าหน้าที่บำรุงรักษา ขณะที่ทีมวิศวกรรมยังสามารถใช้โปรไฟล์การเคลื่อนที่ขั้นสูงได้

ข้อดีของโปรไฟล์การเคลื่อนที่แบบผสานรวม

ข้อจำกัดสำคัญประการหนึ่งของกระบอกสูบนิวแมติกส์คือการขาดการควบคุมการเคลื่อนที่ที่แม่นยำ

แม้ว่าตัวควบคุมอัตราการไหลจะมีอิทธิพลต่อความเร็วได้ แต่การทำให้ได้โปรไฟล์การเร่งและการชะลอที่ทำซ้ำได้ยังคงเป็นเรื่องยาก

โดยทั่วไป กระบอกสูบนิวแมติกส์จะเคลื่อนที่เร็วเท่าที่แรงดันของระบบและสภาวะโหลดจะเอื้ออำนวย

ซึ่งมักก่อให้เกิด:

• แรงกระแทกทางกล
• ความเสียหายต่อผลิตภัณฑ์
• การเกิดเสียงรบกวน
• การสึกหรอของชิ้นส่วน
• ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งลดลง

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ด้วยโปรไฟล์การเคลื่อนที่ที่ตั้งโปรแกรมได้

ตัวควบคุมจะปรับเอาต์พุตของมอเตอร์อย่างต่อเนื่องเพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่ที่ควบคุมได้ตลอดระยะการเคลื่อนที่ทั้งหมด

ส่งผลให้การทำงานราบรื่นขึ้น ความสามารถในการทำซ้ำดีขึ้น และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ยาวนานขึ้น

ในสภาพแวดล้อมการผลิตความเร็วสูง การลดแรงกระแทกสามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือของเครื่องจักรและคุณภาพผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก

ประโยชน์เพียงประการนี้มักเพียงพอที่จะสนับสนุนการเปลี่ยนจากระบบนิวแมติกส์มาใช้เทคโนโลยีการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า

การกำหนดค่าพารามิเตอร์ความเร็ว ความเร่ง และตำแหน่ง

ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าเหนือระบบขับเคลื่อนด้วยของไหลอาจเป็นการควบคุมลักษณะการเคลื่อนที่ได้อย่างสมบูรณ์

สำหรับกระบอกลมนิวแมติก วิศวกรมักปรับวาล์วควบคุมการไหลและการตั้งค่าตัวปรับแรงดันเพื่อควบคุมความเร็ว แม้แนวทางนี้จะใช้ได้กับการใช้งานหลายประเภท แต่ประสิทธิภาพอาจแตกต่างกันไปตามสภาวะโหลด ความผันผวนของแรงดันอากาศ และการสึกหรอของชิ้นส่วน

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าขจัดตัวแปรเหล่านี้ด้วยการเปิดให้กำหนดพารามิเตอร์การเคลื่อนที่โดยตรงภายในตัวควบคุม

แทนที่จะพึ่งพาการจำกัดแรงดันและอัตราการไหล วิศวกรสามารถกำหนดค่าที่แม่นยำสำหรับ:

• อัตราการเร่งความเร็ว
• ความเร็วการเคลื่อนที่สูงสุด
• อัตราการชะลอความเร็ว
• ตำแหน่งเป้าหมาย
• ตำแหน่งระหว่างทาง
• ระยะเวลาเคลื่อนที่

การควบคุมในระดับนี้ช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอในแต่ละรอบการผลิตได้อย่างมาก

การเคลื่อนที่ทุกครั้งเป็นไปตามโปรไฟล์เดียวกัน โดยไม่ขึ้นกับความแตกต่างเล็กน้อยของสภาพแวดล้อมหรือการทำงาน

รูปที่ 5. สามารถกำหนดการตั้งค่าตำแหน่ง ความเร็ว การเร่งความเร็ว และการชะลอความเร็วได้ผ่านซอฟต์แวร์ตั้งค่า

เหตุใดโปรไฟล์การเคลื่อนที่จึงมีความสำคัญในการผลิตสมัยใหม่

คุณภาพการเคลื่อนที่มีความสำคัญเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อระบบการผลิตพัฒนาไป

อุปกรณ์การผลิตรุ่นเก่ามักให้ความสำคัญกับความเร็วเหนือสิ่งอื่นใด ตราบใดที่กระบอกสูบยืดและหดกลับได้อย่างรวดเร็ว ระบบก็ถือว่าบรรลุเป้าหมาย

สภาพแวดล้อมการผลิตในปัจจุบันต้องการมากกว่านั้นอย่างมาก

ปัจจุบันสายการผลิตต้องรองรับผลิตภัณฑ์ที่บอบบาง วัสดุน้ำหนักเบา ชิ้นส่วนประกอบที่ต้องการความแม่นยำ และผลิตภัณฑ์รุ่นต่าง ๆ ที่ปรับแต่งได้อย่างมาก

แรงกระแทกที่มากเกินไปอาจทำให้ผลิตภัณฑ์เสียหาย ลดคุณภาพ และเร่งการสึกหรอของอุปกรณ์

โปรไฟล์การเคลื่อนที่ที่ตั้งโปรแกรมได้ช่วยขจัดปัญหาเหล่านี้

แทนที่จะกระแทกกับจุดหยุดเชิงกลอย่างฉับพลัน แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าสามารถเร่งความเร็วอย่างค่อยเป็นค่อยไป รักษาความเร็วการเคลื่อนที่ที่ควบคุมไว้ และชะลอความเร็วอย่างนุ่มนวลก่อนถึงตำแหน่งเป้าหมาย

ประโยชน์ที่ได้รับ ได้แก่:

• แรงกระแทกทางกลลดลง
• ระดับการสั่นสะเทือนต่ำลง
• คุณภาพผลิตภัณฑ์ดีขึ้น
• อายุการใช้งานเครื่องจักรยาวนานขึ้น
• ลดต้นทุนการบำรุงรักษา
• ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสูงขึ้น

ข้อได้เปรียบเหล่านี้มีความสำคัญเป็นพิเศษในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การผลิตอิเล็กทรอนิกส์ การผลิตเภสัชภัณฑ์ การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ และการดำเนินงานประกอบอัตโนมัติ

การกำหนดตำแหน่งที่ปรับได้เกินกว่าจุดหยุดปลายทางเชิงกล

กระบอกลมนิวแมติกแบบดั้งเดิมมักทำงานระหว่างขีดจำกัดทางกลสองจุดที่กำหนดตายตัว

หากต้องการตำแหน่งที่แตกต่างออกไป วิศวกรมักต้องติดตั้งตัวหยุดเชิงกล ออกแบบฮาร์ดแวร์ใหม่ หรือเลือกความยาวช่วงชักของแอคชูเอเตอร์ที่แตกต่างกัน

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามอบความยืดหยุ่นที่มากกว่าอย่างมาก

ซอฟต์แวร์ช่วยให้วิศวกรกำหนดตำแหน่งการทำงานได้อย่างอิสระจากขีดจำกัดระยะเคลื่อนที่ทางกายภาพของแอคชูเอเตอร์

ซึ่งหมายความว่าแอคชูเอเตอร์เพียงตัวเดียวสามารถรองรับการกำหนดค่าเครื่องจักรได้หลายรูปแบบโดยไม่ต้องดัดแปลงทางกล

ตัวอย่างเช่น:

• สูตรเฉพาะผลิตภัณฑ์
• ขนาดบรรจุภัณฑ์หลายขนาด
• การดำเนินงานประกอบที่ยืดหยุ่น
• การเปลี่ยนงานอัตโนมัติ
• ระบบการผลิตแบบปรับเปลี่ยนได้

เมื่อผู้ผลิตมุ่งแสวงหากลยุทธ์การผลิตที่ยืดหยุ่นมากขึ้น ความสามารถนี้จึงกลายเป็นข้อได้เปรียบทางการแข่งขันที่สำคัญ

แทนที่จะปรับเครื่องจักรด้วยตนเองระหว่างรอบการผลิต ผู้ปฏิบัติงานเพียงเลือกสูตรใหม่ผ่านอินเทอร์เฟซของเครื่องจักรได้

แอกชูเอเตอร์จะเคลื่อนที่โดยอัตโนมัติตามพารามิเตอร์การกำหนดค่าใหม่

ประโยชน์ของ Industry 4.0 และการผลิตอัจฉริยะ

การเปลี่ยนผ่านจากกำลังของไหลไปสู่การเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าสอดคล้องอย่างใกล้ชิดกับโครงการริเริ่ม Industry 4.0 ในวงกว้าง

โรงงานสมัยใหม่พึ่งพาอุปกรณ์เชื่อมต่อมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งสามารถให้ข้อมูลภาพรวมการทำงาน ข้อมูลการวินิจฉัย และการวิเคราะห์ประสิทธิภาพ

โดยทั่วไป กระบอกสูบนิวแมติกให้ข้อมูลป้อนกลับที่จำกัด

อย่างดีที่สุด วิศวกรอาจติดตั้งเซนเซอร์ภายนอกเพื่อระบุตำแหน่งยืดและตำแหน่งหด

แอกชูเอเตอร์ไฟฟ้าสร้างข้อมูลการทำงานที่มีรายละเอียดมากกว่ามาโดยธรรมชาติ

ตัวอย่างเช่น:

• ข้อมูลป้อนกลับตำแหน่ง
• สถานะการเคลื่อนที่
• จำนวนรอบการทำงาน
• สภาวะข้อผิดพลาด
• ระยะเวลาเคลื่อนที่
• แนวโน้มประสิทธิภาพ
• ประวัติการทำงาน

ข้อมูลนี้ช่วยสนับสนุนโครงการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และปรับปรุงประสิทธิผลโดยรวมของอุปกรณ์

เมื่อผสานการทำงานเข้ากับ เครือข่ายการสื่อสารอุตสาหกรรม และ แพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมสมัยใหม่ แอกชูเอเตอร์ไฟฟ้าจะกลายเป็นแหล่งข้อมูลที่มีคุณค่าภายในสภาพแวดล้อมการผลิตแบบเชื่อมต่อ

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพพลังงาน: ระบบไฟฟ้ากับระบบนิวแมติก

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานยังคงเป็นหนึ่งในเหตุผลสำคัญที่สุดที่สนับสนุนการนำแอกชูเอเตอร์ไฟฟ้ามาใช้

อากาศอัดมักถูกอธิบายว่าเป็นสาธารณูปโภคที่มีค่าใช้จ่ายสูงที่สุดประเภทหนึ่งภายในโรงงานผลิต

การผลิตอากาศอัดต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก

การสูญเสียเพิ่มเติมเกิดขึ้นจาก:

• ความไม่มีประสิทธิภาพในการอัด
• การสูญเสียในท่อจ่าย
• แรงดันตก
• การรั่วไหลของอากาศ
• การสูญเสียในวาล์ว
• การสูญเสียจากการระบายออก

การศึกษาภาคอุตสาหกรรมมักประเมินว่าอากาศอัดในปริมาณมากที่ผลิตภายในโรงงานไม่เคยถูกนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์

แอกชูเอเตอร์ไฟฟ้าแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนที่เชิงกลโดยตรง

กระบวนการแปลงโดยตรงนี้โดยทั่วไปให้ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบสูงกว่ามาก

สำหรับโรงงานที่ใช้งานแอกชูเอเตอร์หลายร้อยตัวในสายการผลิตหลายสาย การประหยัดพลังงานสะสมอาจมีมูลค่ามหาศาล

การประหยัดเหล่านี้มักช่วยให้การคำนวณต้นทุนรวมตลอดอายุการใช้งานมีความคุ้มค่ามากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบเทคโนโลยีไฟฟ้ากับนิวแมติก

การลดข้อกำหนดด้านการบำรุงรักษา

ข้อควรพิจารณาด้านการบำรุงรักษาครอบคลุมมากกว่าการใช้พลังงาน

ระบบกำลังของไหลต้องได้รับการดูแลอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ทำงานได้อย่างเชื่อถือได้

กิจกรรมการบำรุงรักษาทั่วไปประกอบด้วย:

• การตรวจหารอยรั่ว
• การเปลี่ยนซีล
• การบำรุงรักษาตัวกรอง
• การปรับแรงดัน
• การจัดการการหล่อลื่น
• การตรวจสอบคุณภาพอากาศ
• การเปลี่ยนถ่ายของไฮดรอลิก

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าช่วยขจัดข้อกำหนดเหล่านี้ได้หลายประการ

แม้ชิ้นส่วนเชิงกลยังคงต้องได้รับการตรวจสอบเป็นระยะ แต่การไม่มีลมอัดและของไฮดรอลิกช่วยให้การวางกลยุทธ์บำรุงรักษาระยะยาวง่ายขึ้น

โรงงานจำนวนมากที่ดำเนินโครงการบำรุงรักษาโดยมุ่งเน้นความน่าเชื่อถือ เริ่มมองว่าระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าเป็นวิธีลดเวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนและภาระงานบำรุงรักษา

รูปที่ 6. สามารถเขียนพารามิเตอร์การเคลื่อนที่ลงในแอคชูเอเตอร์ได้โดยตรง ช่วยให้การเริ่มเดินระบบและการเปลี่ยนแปลงการกำหนดค่าในอนาคตง่ายขึ้น

การใช้งานในภาคอุตสาหกรรมที่แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าสร้างมูลค่าได้สูงสุด

แม้แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าจะสามารถทดแทนกระบอกสูบนิวแมติกได้หลายรูปแบบ แต่ผลตอบแทนจากการลงทุนสูงสุดมักเกิดขึ้นในการใช้งานที่ต้องการความยืดหยุ่น ความแม่นยำ และความสามารถในการทำงานซ้ำให้ได้ผลลัพธ์สม่ำเสมอ

ไม่ใช่ว่าเครื่องจักรทุกประเภทจะได้รับประโยชน์จากระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าเท่าเทียมกัน

การใช้งานแบบดันและดึงกลับอย่างง่ายที่ทำงานต่อเนื่องด้วยความเร็วสูงอาจยังเหมาะกับเทคโนโลยีนิวแมติกมากกว่า เนื่องจากมีต้นทุนเริ่มต้นต่ำกว่า

อย่างไรก็ตาม การใช้งานที่ต้องการการกำหนดตำแหน่งอย่างควบคุมได้ การเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ หรือโหมดการทำงานหลายรูปแบบ มักได้รับประโยชน์จากโซลูชันไฟฟ้า

การใช้งานที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดบางส่วน ได้แก่:

• ระบบประกอบชิ้นส่วนอัตโนมัติ
• เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์
• อุปกรณ์บรรจุลงกล่อง
• สถานีตรวจสอบผลิตภัณฑ์
• ระบบถ่ายโอนด้วยหุ่นยนต์
• สายการผลิตอิเล็กทรอนิกส์
• การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์
• อุปกรณ์แปรรูปเซมิคอนดักเตอร์

ในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ ความสามารถในการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์การเคลื่อนที่ผ่านซอฟต์แวร์แทนการปรับฮาร์ดแวร์ ช่วยสร้างข้อได้เปรียบด้านการดำเนินงานอย่างมาก

การปรับปรุงเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ให้ทันสมัย

อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์เป็นหนึ่งในโอกาสสำคัญที่สุดสำหรับการนำแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามาใช้งาน

ระบบบรรจุภัณฑ์แบบดั้งเดิมมักประกอบด้วยกระบอกสูบนิวแมติกหลายสิบตัวที่ทำหน้าที่:

• การจัดตำแหน่งผลิตภัณฑ์
• การจัดการกล่องกระดาษ
• การทำงานของประตู
• การคัดแยกชิ้นงาน
• การบรรจุลงกล่อง
• การจัดตำแหน่งฉลาก

เมื่อความหลากหลายของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น ผู้ผลิตมักประสบปัญหาขั้นตอนการเปลี่ยนงานที่ใช้เวลานาน

จำเป็นต้องมีการปรับเชิงกลทุกครั้งที่ขนาดบรรจุภัณฑ์เปลี่ยนแปลง

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าช่วยให้การปรับเหล่านี้เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ

แทนที่จะต้องปรับตำแหน่งตัวหยุดและตัวนำทางด้วยตนเอง ผู้ปฏิบัติงานเพียงเลือกสูตรผลิตภัณฑ์ใหม่

จากนั้นเครื่องจักรจะปรับตำแหน่งแอคชูเอเตอร์โดยอัตโนมัติตามพารามิเตอร์การกำหนดค่าที่จัดเก็บไว้

ความสามารถนี้ช่วยลดเวลาในการเปลี่ยนงานได้อย่างมาก พร้อมทั้งเพิ่มความสามารถในการทำงานซ้ำให้ได้ผลลัพธ์สม่ำเสมอ

OEM ด้านบรรจุภัณฑ์จำนวนมากในปัจจุบันผสานแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าเข้ากับ ระบบ HMI อุตสาหกรรม เพื่อสร้างอินเทอร์เฟซสำหรับการตั้งค่าที่ใช้งานง่าย ช่วยให้การควบคุมเครื่องจักรง่ายขึ้น

ระบบประกอบชิ้นส่วนอัตโนมัติ

การประกอบมักต้องการความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสูงกว่าที่กระบอกสูบนิวแมติกจะให้ได้อย่างน่าเชื่อถือ

ส่วนประกอบต่าง ๆ ต้องจัดแนวให้แม่นยำก่อนดำเนินการใส่ การขันยึด การเชื่อม หรือการตรวจสอบ

แอกชูเอเตอร์ไฟฟ้าให้ประสิทธิภาพการกำหนดตำแหน่งที่ทำซ้ำได้ ซึ่งรองรับ:

• การใส่ชิ้นส่วน
• การประกอบแบบอัดสวม
• การกำหนดตำแหน่งตัวยึด
• การติดตั้งคอนเน็กเตอร์
• การถ่ายโอนชิ้นส่วน

เนื่องจากการกำหนดตำแหน่งทำได้ด้วยซอฟต์แวร์ วิศวกรจึงสามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบการเคลื่อนไหวได้ง่ายเมื่อผลิตภัณฑ์มีการพัฒนา

ความยืดหยุ่นนี้มีคุณค่ามากขึ้นเรื่อย ๆ ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่ผลิตสินค้าหลายรูปแบบบนอุปกรณ์การผลิตร่วมกัน

การผลิตอาหารและเครื่องดื่ม

โรงงานผลิตอาหารยังคงมองหาทางเลือกอื่นนอกเหนือจากระบบนิวแมติก ด้วยเหตุผลทั้งด้านการดำเนินงานและความยั่งยืน

อากาศอัดยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานแปรรูปอาหาร แต่การลดการใช้ลมโดยรวมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้อย่างมาก

แอกชูเอเตอร์ไฟฟ้ามีข้อดีเพิ่มเติม ได้แก่:

• ใช้พลังงานน้อยลง
• ควบคุมตำแหน่งได้สม่ำเสมอยิ่งขึ้น
• ต้องการการบำรุงรักษาน้อยลง
• ขั้นตอนการทำความสะอาดเพื่อสุขอนามัยง่ายขึ้น
• ทำให้กระบวนการทำซ้ำได้แม่นยำยิ่งขึ้น

การใช้งานต่าง ๆ เช่น การบรรจุ การคัดแยก การบรรจุหีบห่อ และการขนถ่ายวัสดุ มักได้รับประโยชน์จากคุณลักษณะการควบคุมที่แม่นยำของระบบการเคลื่อนไหวด้วยไฟฟ้า

ข้อได้เปรียบด้านการออกแบบสำหรับผู้สร้างเครื่องจักรและ OEM

ผู้สร้างเครื่องจักรเผชิญแรงกดดันอย่างต่อเนื่องให้ลดภาระงานด้านวิศวกรรม พร้อมปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องจักร

แอกชูเอเตอร์ไฟฟ้าแบบผสานรวมช่วยให้บรรลุวัตถุประสงค์ทั้งสองประการ

ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวแบบดั้งเดิมมักต้องประสานงานระหว่างซัพพลายเออร์หลายราย ซึ่งรวมถึงผู้ผลิตแอกชูเอเตอร์ ผู้จำหน่ายไดรฟ์ ผู้จำหน่ายสายเคเบิล และผู้ให้บริการระบบควบคุม

แพลตฟอร์มแอกชูเอเตอร์แบบผสานรวมช่วยรวมความซับซ้อนส่วนใหญ่ไว้ในระบบเดียว

ข้อดีสำหรับ OEM ได้แก่:

• ลดจำนวนชิ้นส่วน
• ออกแบบระบบไฟฟ้าได้ง่ายขึ้น
• ประกอบได้เร็วขึ้น
• ใช้พื้นที่ในตู้ควบคุมน้อยลง
• จัดทำเอกสารได้ง่ายขึ้น
• รอบการทดสอบเดินเครื่องสั้นลง

ข้อดีเหล่านี้ช่วยลดต้นทุนการพัฒนาเครื่องจักรได้อย่างมาก พร้อมยกระดับมาตรฐานให้เป็นหนึ่งเดียวกันในแพลตฟอร์มอุปกรณ์ต่าง ๆ

การผสานรวมกับแพลตฟอร์ม PLC สมัยใหม่

เหตุผลหนึ่งที่ทำให้แอกชูเอเตอร์ไฟฟ้าได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องคือความเข้ากันได้กับระบบควบคุมอุตสาหกรรมสมัยใหม่

สถาปัตยกรรมอินพุตดิจิทัลที่เรียบง่ายช่วยให้ผสานรวมกับแพลตฟอร์ม PLC แทบทุกประเภทได้อย่างตรงไปตรงมา

แพลตฟอร์มการผสานรวมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่:

• Allen-Bradley ControlLogix
• Allen-Bradley CompactLogix
• Siemens SIMATIC S7
• Mitsubishi MELSEC iQ-R
• Omron CJ Series
• Schneider Modicon Quantum

เนื่องจากตัวควบคุมแอกชูเอเตอร์จัดการคำนวณการเคลื่อนไหวภายในตัวเอง PLC จึงเพียงต้องส่งสัญญาณคำสั่งอย่างง่าย

สถาปัตยกรรมนี้ช่วยลดความต้องการด้านการเขียนโปรแกรม ขณะเดียวกันยังคงความเข้ากันได้กับโครงสร้างพื้นฐานระบบอัตโนมัติที่มีอยู่

เมื่อระบบนิวแมติกยังคงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม

แม้แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าจะมีข้อได้เปรียบมากมาย แต่เทคโนโลยีนิวแมติกยังคงมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมหลายประเภท

วิศวกรควรประเมินข้อกำหนดต่าง ๆ อย่างเป็นกลาง แทนการสันนิษฐานว่าเทคโนโลยีใหม่กว่าจะให้โซลูชันที่ดีที่สุดโดยอัตโนมัติ

กระบอกสูบนิวแมติกมักยังคงได้เปรียบเมื่อ:

• จำเป็นต้องมีอัตรารอบการทำงานที่สูงมาก
• ไม่จำเป็นต้องใช้ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสูง
• มีโครงสร้างพื้นฐานระบบลมอัดอยู่แล้ว
• ต้นทุนเริ่มต้นเป็นข้อกังวลหลัก
• สภาพแวดล้อมการทำงานรุนแรง
• การเคลื่อนที่จากต้นทางถึงปลายทางแบบง่าย ๆ ก็เพียงพอ

การตัดสินใจด้านวิศวกรรมที่ประสบความสำเร็จสูงสุดเกิดจากการประเมินต้นทุนตลอดอายุการใช้งานโดยรวม แทนที่จะมุ่งเน้นเฉพาะราคาซื้อเริ่มต้น

ในโรงงานหลายแห่ง การใช้เทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนแบบนิวแมติก ไฮดรอลิก และไฟฟ้าร่วมกันจะให้โซลูชันที่เหมาะสมที่สุด

อนาคตของการควบคุมระบบขับเคลื่อนในภาคอุตสาหกรรม

อนาคตของระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรมน่าจะเกี่ยวข้องกับการนำระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าอัจฉริยะมาใช้เพิ่มขึ้น

แนวโน้มอุตสาหกรรมหลายประการยังคงผลักดันการเปลี่ยนผ่านนี้:

• โครงการริเริ่ม Industry 4.0
• โครงการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์
• เป้าหมายด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
• ข้อกำหนดด้านการผลิตที่ยืดหยุ่น
• โครงการเปลี่ยนผ่านสู่ดิจิทัล
• การขาดแคลนบุคลากรที่มีทักษะ

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าแบบรวมช่วยจัดการกับความท้าทายหลายประการเหล่านี้ได้พร้อมกัน

แอคชูเอเตอร์เหล่านี้ช่วยยกระดับการวินิจฉัยสถานะ รองรับการทำงานที่กำหนดค่าด้วยซอฟต์แวร์ เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้น ขณะเดียวกันก็ยังใช้งานได้ไม่ยากสำหรับช่างเทคนิคที่คุ้นเคยกับระบบอัตโนมัติแบบดั้งเดิม

เมื่อเทคโนโลยีตัวควบคุมพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะติดตั้งใช้งานได้ง่ายยิ่งขึ้น พร้อมความสามารถที่ซับซ้อนมากขึ้น

บทสรุป

แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะงานที่ควบคุมด้วยเซอร์โวซึ่งมีความซับซ้อนอีกต่อไป โซลูชันแบบรวมสมัยใหม่ เช่น แพลตฟอร์ม SMC e-Actuator แสดงให้เห็นว่าระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าสามารถใช้งานได้ง่ายในแบบที่แต่เดิมมักเชื่อมโยงกับระบบนิวแมติก พร้อมมอบข้อได้เปรียบด้านความแม่นยำ ความยืดหยุ่น และประสิทธิภาพจากเทคโนโลยีควบคุมมอเตอร์สมัยใหม่

ด้วยการผสานตัวควบคุมเข้ากับชุดแอคชูเอเตอร์โดยตรง ลดความซับซ้อนของการเดินสาย และมีเครื่องมือกำหนดค่าซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่าย ระบบเหล่านี้จึงลดอุปสรรคหลายประการที่ก่อนหน้านี้ทำให้ผู้ใช้งานไม่เลือกใช้ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า

สำหรับผู้ผลิตที่ต้องการเพิ่มประสิทธิภาพ ลดการบำรุงรักษา เพิ่มความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง และเพิ่มความยืดหยุ่นในการผลิต แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าเป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนระบบส่งกำลังแบบใช้ของไหลทั่วไป แม้เทคโนโลยีนิวแมติกและไฮดรอลิกจะยังคงมีบทบาทสำคัญในภาคอุตสาหกรรม แต่โซลูชันระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบรวมกำลังกลายเป็นตัวเลือกที่น่าดึงดูดยิ่งขึ้นสำหรับระบบอัตโนมัติยุคถัดไป