運(yùn)動(dòng)控制是設(shè)備運(yùn)行的重要組成部分，在自動(dòng)化中起著直接的作用。裝配和材料處理設(shè)備的工業(yè)用戶的需求清單越來越長，從特定于應(yīng)用的設(shè)備設(shè)計(jì)到更小更輕的組件。以下是運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的三個(gè)趨勢，它們正在推動(dòng)整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新和生產(chǎn)率的提高。

模擬和數(shù)字孿生

向“數(shù)字化一切”的轉(zhuǎn)變刺激了運(yùn)動(dòng)控制的重大變化：模擬。機(jī)器開發(fā)是一個(gè)漫長而復(fù)雜的過程，涉及詳細(xì)的圖紙和設(shè)計(jì)工作，然后是新機(jī)器的原型設(shè)計(jì)和測試。當(dāng)然，設(shè)計(jì)階段無法預(yù)見設(shè)計(jì)中的每一個(gè)意外和小問題-這意味著更多的原型設(shè)計(jì)，然后是更多的測試。仿真正在改變運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備OEM的整個(gè)過程。

模擬通常包含有限元建模，可幫助工程師測試更廣泛的變量選擇，消除設(shè)計(jì)階段的意外情況，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間并更好地了解每個(gè)分立元件的實(shí)際性能。模擬過程最后形成了最終產(chǎn)品的工作數(shù)字模型，人們可以詳細(xì)、安全地進(jìn)行研究，同時(shí)觀察調(diào)整變速箱和電機(jī)尺寸的效果，并最終實(shí)現(xiàn)材料成本，最佳性能和機(jī)器占地面積之間的理想平衡。

通過“數(shù)字孿生”進(jìn)行模擬不僅對設(shè)計(jì)和開發(fā)新產(chǎn)品有用-工程師也可以使用模擬來觀察新控制器算法或設(shè)備升級(jí)的效果。它還可以更輕松地測試新功能，并最終為用戶提供特定于應(yīng)用程序和小眾的功能。

▲通過模擬優(yōu)化齒輪電機(jī)的設(shè)計(jì)方案，可以將總體設(shè)計(jì)時(shí)間減少75%，而質(zhì)量、制造和采購團(tuán)隊(duì)可以使用完全定義齒輪電機(jī)的3D模型來分析、構(gòu)建和檢查齒輪電機(jī)。

以3D打印機(jī)為例，說明通過模擬進(jìn)行特定于應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)為何如此有價(jià)值。逐層將材料沉積到工件上是對機(jī)器振動(dòng)高度敏感的過程。但是，在新產(chǎn)品創(chuàng)建期間模擬機(jī)器運(yùn)動(dòng)可能會(huì)使工程師對產(chǎn)品設(shè)計(jì)或打印機(jī)中的怪癖感到不滿，這會(huì)破壞成品的質(zhì)量或完整性。在原型可用之前，工程師就已經(jīng)可以決定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或選擇不同的打印機(jī)設(shè)備。

無框電機(jī)

為了提高設(shè)備效率，提高性能和吞吐量，設(shè)備制造商和電機(jī)設(shè)計(jì)人員越來越關(guān)注無框電機(jī)。無框電機(jī)具有許多競爭優(yōu)勢，包括更緊湊的設(shè)計(jì)，更易于定制和更大的靈活性。隨著制造工藝變得更加專業(yè)化，工廠需要更靈活的專用機(jī)器，無框架電機(jī)為這些靈活的機(jī)器提供動(dòng)力并支持專業(yè)技術(shù)。

我們將在制造工廠車間的設(shè)備中看到越來越多的無框電機(jī)，尤其是機(jī)械臂和其他需要在重量和性能之間進(jìn)行微調(diào)平衡的靈巧機(jī)器中。與其他電機(jī)不同，無框電機(jī)沒有傳動(dòng)軸。這意味著它們不像上一代電機(jī)設(shè)計(jì)那么笨重。相反，OEM將它們作為單獨(dú)的定子和轉(zhuǎn)子運(yùn)輸，這樣可以更靈活，更直接地融入各種機(jī)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)中。

由于無框架電機(jī)不需要聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸或變速箱，它們也不存在與穩(wěn)定時(shí)間和潛在超調(diào)封裝電機(jī)相同的問題。這種類型的電機(jī)與先進(jìn)的可編程邏輯控制器配合良好，可控制多達(dá)96軸的機(jī)器運(yùn)動(dòng)。無框電機(jī)提供了靈活性，可以完成所有處理能力的工作。

最終，無框電機(jī)在機(jī)器設(shè)計(jì)中釋放出更大的靈活性和創(chuàng)造力。他們的設(shè)計(jì)可以直接支持它們的應(yīng)用-不像框架電機(jī)，框架電機(jī)通常符合NEMA和IEC標(biāo)準(zhǔn)，而且可能無法提供當(dāng)今工業(yè)所需的靈活性和精度

真正的預(yù)測性維護(hù)

計(jì)劃外停機(jī)是生產(chǎn)力和盈利能力的殺手锏。在過去的幾十年中，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，隔離問題部分需要看似無窮無盡的診斷工作和故障排除。而且有些組件不像其他組件那樣容易到達(dá)和診斷。整個(gè)過程既昂貴又冗長。

▲力士樂自適應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)在運(yùn)動(dòng)控制中具有靈活的減振和避振功能。這提高了受晃動(dòng)、振動(dòng)和搖擺影響的機(jī)器的吞吐量。

預(yù)測維護(hù)是數(shù)字化和向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)變的趨勢。這意味著依賴重型設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)間的制造商和其他公司可以預(yù)測哪些機(jī)器即將進(jìn)入故障狀態(tài)，然后在這些物理資產(chǎn)對吞吐量、利潤和員工安全構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)之前，對它們進(jìn)行隔離和處理。

例如，驅(qū)動(dòng)器可以提供扭矩或電壓變化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能表明機(jī)器的潤滑油正在損壞或軸承需要更換。由于有了這種程度的先進(jìn)警告，機(jī)器所有者可以在設(shè)備無論如何都不會(huì)使用的時(shí)候安排維護(hù)和維修——遠(yuǎn)在故障導(dǎo)致生產(chǎn)停滯、甚至可能縮短機(jī)器的使用壽命之前。

要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要了解關(guān)鍵機(jī)器部件（如伺服系統(tǒng)，電纜和配件）的強(qiáng)度和斷裂點(diǎn)。其余部分歸功于網(wǎng)絡(luò)連接的溫度探頭，電壓表和力傳感器，可以經(jīng)濟(jì)高效地集成到各種機(jī)器組件的結(jié)構(gòu)中。

繪制復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備的“映射”可能需要6個(gè)月甚至更長時(shí)間，并完全了解在運(yùn)行期間理想的性能是什么樣子的。在那之后，機(jī)載傳感器接管并提供有用的，精細(xì)的性能數(shù)據(jù)，使維護(hù)間隔具有主動(dòng)性和真正的預(yù)測性。

與其他趨勢一樣，預(yù)測性維護(hù)不再是奢侈品。這些趨勢越來越多地成為依賴重型設(shè)備和運(yùn)動(dòng)控制器的公司的重要競爭優(yōu)勢。未來，這些新技術(shù)和新技術(shù)的采用率將更高。

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