第四届LEAP大奖是迄今为止规模最大的一次，该奖项旨在表彰产品设计领域的领先工程成就。2021年LEAP类别分为四个WTWH媒体品牌:设计世界、流体动力世界、紧固件工程和EE世界。这12个类别包括增材制造•连接•嵌入式计算•液压•工业自动化•机械•运动控制•气动•电力电子•软件•开关与传感器•测试与测量。
LEAP成功的关键在于工程社区的参与。WTWH媒体没有选出获奖者。相反，编辑团队组建了一个独立的评审小组，由OEM设计工程师和学者组成——总共12名专业人员。对于每一个奖项，评委可以自由颁发金奖、银奖、铜奖和荣誉奖。属于工业自动化在美国，有三项荣誉奖和一项铜奖并列。
尼克森集团荣誉奖- NexSafe功能安全认证杆锁
NexSafe功能安全认证杆锁为机械制造商提供可靠的、经过验证的安全解决方案，用于紧急停止和精密保持应用。这些弹簧，空气释放杆锁兼容几乎所有的气缸或圆轴和轨道。
NexSafe产品也是北美首个获得天祥功能安全(FS)标志的产品，通过ISO 13849-1认证(B类至4类和PLa至PLe性能级别)。
NexSafe杆锁确保准确定位，并在执行其他操作时提供精确的握持。由于杆锁啮合时不会引起任何杆位移，并且具有极低的间隙，因此非常适合精密应用。大的夹持面提供均匀的力杆接触区域在每次啮合，确保一致的性能。
它们是弹簧式的，因此即使在断电的情况下也能运行，以提高操作人员和机器的安全性。多个弹簧确保可靠的性能和冗余。快速的响应时间也提高了定位精度。NexSafe杆锁还具有工作模式传感器的接合或脱离。这些工业4.0兼容的传感器提供重要信息，通过运行反馈和预测性维护最大限度地提高机器效率。亮点包括:
•提供NFPA和ISO版本
•默认锁定
•IP67等级(阳极化模型超过NEMA 4X等级)
•B10D 200万循环
NexSafe杆锁适用于需要精确握住、快速接合和超过数百万个周期的高循环速率的应用，例如:
•汽车生产
•循环操作
•食品生产(IP67)
•龙门布线
•压板压力机
荣誉奖给Akribis系统-打孔和包装
Akribis系统冲床和包装是为了改善模具组件分离和关键技术组件的包装过程而设计的。市场的要求不仅是提高产量和机器的可靠性，而且还要提高整体部件的质量。
由于传统的模具分离过程使用两台机器(分开的模切和包装单元)，设计一台机器的概念是冲床和包装发展的关键。利用Akribis专有的直接驱动电机技术和先进的控制系统，冲床和包装允许所有组件从卷筒分离，并将它们转移到包装辊，以便在一台机器中组装。现有方法面临的一些挑战是组件在隔离前或隔离期间的缺陷，在包装中管理组件的方向，以及由于可靠性而导致的机器安装时间。冲孔包装采用高精度和基于炮塔的传输机构，将机器要求分为9个主要功能步骤，实现完美的隔离和包装。系统的所有操作都使用摄像头和传感器，以确保组件质量，并在连接到工业4.0制造系统时按规格转移和包装。
虽然冲压和包装的重点是流程改进，但强调客户的财务利益也很重要。
将两台机器变成一个高效的单元，而不损失性能，减少了由于装配过程中有缺陷的部件而导致的操作人员、维护和返工的需要。使系统完全由软件配置，并连接到客户的网络，使其成为整体制造系统的组成部分，最大限度地提高效率。
荣誉奖给Schmersal - AZM40电子电磁联锁
AZM40是一种安全额定螺线管联锁，集成了基于射频识别(RFID)的电子安全传感器。AZM40系列是专为机器/工作单元，其中进入危险工作区域必须控制，直到安全条件存在。螺线管锁提供2000 N，以确保机器安全，直到拔掉电源后立即存在的危险条件减弱。
外壳非常紧凑:40 x 119 x 20毫米，安装孔位于外壳中央，与用于防护门的典型挤压型材的通道相匹配。它具有安装的多功能性，具有对称的外壳和180度的开口，执行器可以从几乎任何角度接近。
AZM40的工作原理是双稳的:只有当门要锁上或解锁时，联锁才需要电力。在停电的情况下，它保持当前的位置。型号的AZM40也配置为保护锁定或进程锁定应用程序。
RFID传感器的包含提供了单独编码的选项:I1和I2模型允许执行器被教授，因此它是传感器识别的唯一执行器。这使其成为符合ISO 14119的4型联锁，具有较高的编码级别。AZM40系列符合北美和国际标准，如cULus和CE。它的双通道输入信号符合PLe/Category4 (ISO 13849)或SIL3 (IEC 61508)。
2021年工业自动化LEAP奖铜奖授予Phoenix Contact USA - NearFi耦合器
在工业自动化中，电力和数据通常借助连接器进行传输。然而，在许多应用程序中，连接器必须经常断开和插入。例如，在汽车生产中，一个机器人及其抓取工具每天可能提供数百个交配周期。触点会变脏和弯曲，限制连接器的使用寿命。这导致了计划外或不可预测的生产停机时间和定期维护间隔。
为了简化这些应用中的电源和数据传输，避免停机，Phoenix Contact开发了新的NearFi技术。NearFi能够在近场范围内实现非接触式能量和数据传输，跨越几厘米的气隙，甚至可以通过塑料、玻璃等非金属材料。与现有的无线通信解决方案(如WLAN或蓝牙)相比，数据传输完全无延迟且协议透明，因此可以使用许多时间关键的以太网协议(如PROFINET、Sercos或Ethercat)。
该技术首次应用于Phoenix Contact公司的新型NearFi耦合器:底座耦合器(例如，在机械臂上)将功率和数据传输到远程耦合器(例如，在更换工具上)，无需接触。这使得容易更换易磨损的插头连接或滑环，并最大限度地减少停机时间。
来自Phoenix Contact USA关于NearFi耦合器的其他信息:工业自动化市场通常使用所谓的实时协议(如PROFINET IRT, Sercos或EtherCAT)，这些协议要求极低延迟的通信。使用NearFi，这些协议可以第一次在没有显著延迟的情况下进行非接触式传输。
这是通过以太网数据的同步面向位传输实现的，类似于光纤通信中使用的传输。以前的无线电传输技术依赖于面向分组的传输。数据包首先被接收，然后重新打包并以无线方式发送。在接收端，无线数据包必须接收、解包并再次输出。这个过程总是会导致相当大的延迟。使用凤凰接触的NearFi技术，数据包直接逐位传输，因此没有延迟。
实时以太网协议的传输还需要全双工传输，即两个方向同时传输。这也给很多无线技术(如WLAN或5G)带来了问题。在NearFi技术中，两条60 GHz链路(一条上行链路和一条下行链路)在不同的频段上并行使用，以实现全双工工作。
相比之下，Wi-Fi对以太网传输的延迟约为10至20毫秒(ms)或10,000至20,000微秒(µs)。5G的目标是未来的1毫秒(1000µs)。NearFi提供约2-3µs的延迟，比5G快500倍左右。
除了数据传输，NearFi还同时提供高达50w (24v / 2a)的感应电源(无线电源)。为此，基本耦合器通过线圈产生磁场，该磁场在远程耦合器的线圈中感应。主动控制在任何时候都为传输选择最佳的可能参数。因此，功率不会随着距离的增加而降低，而是在0到至少10毫米的工作范围内保持恒定在50 W。
NearFi在多大程度上改变了行业或将自己设定为标杆?凤凰联络的回应:经济高效生产的目标批量大小为1在确保整个价值链的国际竞争力和效率的同时，也推动了整个行业的发展。一方面，这使得生产过程具有极大的灵活性。另一方面，越来越多与生产相关的数据必须获得到传感器级别，以优化流程。工业创新解决方案应有助于使制造过程更加灵活，并有效地收集或转发数据。NearFi技术实现了以下两种功能:
由于采用了非接触式通信，这也允许基地和远程耦合器的不精确定位，生产过程可以随意改变或扩展。这是因为，与传统的连接器解决方案相比，底座和远程耦合器可以从任何方向相互路由，甚至可以旋转。此外，耦合器不必完全居中，但可以以偏移或切向角相互面对。这极大地降低了两个独立装置部件机械运动的精度要求。
除了这些更实际的优势，NearFi还提供了环境效益。这是因为该技术与传统连接器不同，是无磨损的。当连接器变脏或弯曲时，我们需要处理它们。但我们可以继续使用耦合器没有任何问题，即使脏了。这样，该技术节省了资源，避免了不必要的浪费。
由于NearFi技术允许通过气隙传输能量和数据，因此传输效率高且无磨损。使用NearFi可以减少服务呼叫，消除维护成本，并提高整个工厂的可用性。降低成本和优化生产流程显著缩短了各行业的投资回收期，其结果是:
汽车工业:机器人每天要更换几百次工具。在此过程中，每次都会松开并配合桥塞连接。这会导致触点快速燃烧，变脏，弯曲。这导致了计划外或不可预测的生产停机时间和定期维护间隔，很快就会达到七位数。
这同样适用于工件载体与加工站之间的通信，或机器人与工厂自动化和过程工业中的工作站的对接。
物流及流水线生产:货物运输车或工件运输车沿着滚筒输送机或装配线移动，并在各种位置停止和加工。由于移动，与货物/工件载体的通信非常困难。传统的无线电系统和电池供应是目前的解决方案，但有许多缺点。
在这里，NearFi实现了完美的通信解决方案，如果需要，还可以在滚筒输送机/装配线的任何点为货物/工件载体提供能源。
风能行业:进入旋转转子的通信通常用滑环或光学旋转发射机来解决。这种滑环或光学旋转接头价格昂贵，而且磨损很快。通信故障经常发生，需要经常维护。由于维修困难，这种停机时间在新的海上风力涡轮机中尤其耗时和昂贵。在许多涡轮机中，滑环每年需要更换两到三次。在这里，NearFi耦合器也为更高的附加值做出了重大贡献。
2021年工业自动化LEAP奖铜奖授予Weidmuller - Rockstar重型连接器
今天，重型连接器被用于任何需要安全、简单和节省时间的机器和系统组装的地方。Weidmuller Rockstar压铸铝连接器外壳提供了良好的防尘，防潮和机械应力保护，特殊的模块化连接器使信号，电源和数据连接在一个连接器中成为可能。
凭借其RockStar重型连接器，Weidmüller提供了面向未来的一系列专利创新。产品范围在广度和深度上都设定了标准。RockStar重新定义了标准。
2021年工业自动化LEAP奖银奖EZAutomation/AVG automation - EZTouch EZ7系列可拆卸前端
EZ7是最新的EZTouch®人机界面。这是HMI技术的一个正在申请专利的范式转变。在任何HMI或操作界面终端中，使用最多或滥用的组件是其触摸屏和LCD显示器。他们要经受工厂环境的考验，如高温、湿度、油雾、清洗设备的软管等等，然后你还有操作员，他们有时不那么温柔地按压屏幕物体，有时甚至用螺丝刀。
所以，最先磨损的部件是触摸屏和液晶显示屏。EZ7将人机界面分为两部分，前端有这些易受攻击的组件，后端有其余的电子产品。作为一个附带的好处，它不再需要有一个面板切口，只有3 / 4英寸。需要一个带垫圈的孔来拉出HDMI线来连接两者。
前端是螺柱安装到控制面板，所以是后端。当前端出现故障时，不需要断开后端的任何线缆，只需不到2分钟就可以更换新的，HMI就可以恢复工作。这也允许廉价的屏幕尺寸升级，比如从7英寸到12英寸。前端是全金属与NEMA 4X类1 Div. 2评级。
从最近关于EZ7的新闻稿中可以看出:就像EZ3一样，EZ7有7英寸、8英寸、10英寸和12英寸。模型。这是一个高质量的全负荷人机界面，有额外的23个非常创新的功能，它是在美国设计和制造的，它以7英寸开始的价格在FactoryDirect销售。型号@ 599美元。每个型号都有2个串口，2个USB, 1个MicroSD和一个以太网端口。与包括DH+在内的所有主要品牌plc的通用连接，EZ7 HMI是各种应用的绝佳选择．
在23多个独特的功能中，我们有其专利的在线编辑，允许其屏幕设计在线编辑，而无需关闭HMI电源或机器节省数千美元的机器停机时间。它是NEMA4X，在行业中具有最好的显示规格，400 NITs，在55℃下75K小时，而300 NITs, 50K小时。在25°C的环境下，这意味着即使在35°C的环境温度下，它们的寿命也只有EZ7的一半。它编程的简单性是传奇的，不需要任何类，甚至你的CEO也可以在短短10分钟内设计出一个中等复杂的屏幕。它可以通过智能手机远程监控和控制。
2021年工业自动化LEAP奖金奖授予Chieftek Precision USA Co.， Ltd -超薄工作台和迷你机器人
美国Chieftek Precision公司的新型超薄直线电机工作台宽度仅为0.8毫米，非常适合低负荷生物技术和实验室自动化应用。UF-30-09微型直线电机工作台还可提供6 N的力和±3 μm的重复性，以支持电子组装，医疗移液和其他高精度应用。此外，美国Chieftek Precision公司的新型迷你机器人在A4纸大小的空间内工作，这使得它非常适合节省空间的自动化应用。S0是一种小型协作机器人，有效载荷为0.5公斤。3.5公斤的重量使机器人可以随意移动，也减少了操作过程中的运动惯性。特殊折叠设计，更多路径规划，运动效率更高。这是一个支持人机协作趋势的机器人设计。来自同一迷你机器人系列的还有DB0 -一个紧凑的，4.7公斤的六轴机械臂。这一版本保持工作空间自由的杂波，允许更紧密的安装臂到工件和其他机械。可重复性可达5 μm, DB0还提供了一个引导面板，便于路径规划。
评委们评论道:“紧凑、准确、高效。这是高速、低负载应用的理想选择，需要非常紧凑的尺寸。”
了下:运动控制技巧
