运动趋势：线性执行器利用模块化和连接

小型电动机驱动致动器的应用是增强的 - 并且在很多情况下，供应商将旋转线性装置集成到OEM或设计 - 工程师规范中。这里显示的是来自Nippon Pulse American Inc.的PFCL25-24 LinearStep系列 - 一个独立的执行器，不需要外部反馈或轴承。消除额外的机械动力传动使泵，六角形，医疗注射器或微型阶段致动力远低于传统的步进电机基组件的致动力。

预融合是运动行业的常见避免 - 并且执行者引领了这一趋势。一些最快的增长是用于专注于紧凑型应用的运动设计，其中许多是第一次自动化。

“我们已经看到了使用NEMA 34和60毫米和较小的电机的应用中最迅速的增长 - 包括混合步进，步骤伺服，伺服和BLDC变化的应用程序，”John Good的PBC线性表示。

据估计，这些较小的电机占市场单位体积的60％至70％ - 与我们与卫星行业的战略合作关系保持一致，增加了良好的。“许多这些应用程序都处于机器人处理系统，注射器泵，3D打印机和可比运动设计中......实际上，这些电机在一系列行业中都是无处不在的。通常，这些电机的应用需要将旋转转换为线性运动。“

因此，过去终端用户购买电机(以及联轴器和螺丝)，然后在内部进行组装。但如今，整车厂尤其希望超越零部件战略;购买交钥匙运动子系统;专注于他们的核心流程。

这适用于(在某些情况下)需要100或1000个轴的大型设计项目(最终涉及10,000个轴)——例如，用于向消费者、实验室自动化或医疗市场销售某些产品。我们向许多此类应用销售产品，并专注于成为客户的合作工程伙伴。”Good总结道。

运动设计中的一种趋势是线性系统的预集成。这是来自PBC线性的XYZ表，它包含基于轴的整体-V技术（IVT）铝合金框架，v races框架。IVT组件与结构支撑有或没有结构支持;嵌入在整体V轨道中的硬化不锈钢减少了安装和紧固要求。采用SIMO加工过程制造，轨道在关键侧保持对准，以便在材料处理，机床和其他大型应用中进行准确性。速度为10米/秒，轴划线为3,650毫米，连续长度较长。

购买笛卡儿机器人作为成品部件变得越来越普遍。博世力士乐高级自动化工程师Rich Hansen解释说:“我们对组件进行尺寸、选择和报价，然后提供完成的笛卡尔机器人作为套件(用于现场组装)或完全组装的机器人。”更具体地说，EasyHandling Cartesian机器人是用标准目录组件定制制造的，但随后由制造商组装并作为完整的增值设计出售。定制组件来自工厂，可能包括任何数量的直线运动组件和伺服驱动电机…但严格的产品开发方法确保整体安全，质量和使用寿命。

由于设计工程师可以选择组装组件或让它们预装，他们可以决定投入到设计和集成任务中的时间和精力。更重要的是，有时运动组件供应商愿意承担一些系统编程。

“除了设计和机械装配服务外，我们提供了一定程度的控制工程支持......所以工程师可以选择拥有系统预先参数化的伺服驱动器，简单的动作验证，甚至定制的运动控制，”高级自动化工程师在博世再兴。

“我们还拥有培训和熟练的经销商网络，具有工程专业知识 - 从驱动器，运动和控制技术设计，来源和安装完整的系统，”博世再兴的凯文·格辛格希添加了。

设计工程师至少可以从其他制造商那里得到分销商层面的一些支持。通过制造商和分销商的合作伙伴关系，为特定应用提供与电机和驱动匹配和集成相关的基本服务。但是汤姆森工业公司的劳拉·梅强调供应商层面的帮助(和组件设计概念)使今天的运动设计更容易。

PBC线性提供智能运动组件，以支持IIoT (I4.0)功能，并列举了机器制造商在将增强的机械组件与智能电机结合时的10个优势。其中包括由于减少布线和简化设计而降低的设计成本;集成驱动器、控制器和放大器的更紧凑的设计;较少的传感器和I/O;更少的故障排除;流线型的调试;模块化的集成;自动调整，提高设计的灵活性和速度;利用预防措施的能力;以及提高吞吐量和性能。

“增值服务在今天的驱动器应用中是必不可少的。智能执行器集成了以往需要外部组件的功能，包括电位器、旋转编码器、继电器、网络开关和控制器。“嵌入这样的功能可以减少设计占用，降低购买、安装和维护此类设备的成本。”

智能执行器在执行器外壳内集成电子元件，使来自公共外部源(如可编程逻辑控制器或PLC)的信号自动管理切换、同步和联网。图片由Thomson Industries提供

然而，要把正确的功能集成起来——不需要传感器或其他会过度增加成本的电子设备——需要深谋远虑。

“许多如果我们提供的大部分应用程序都涉及某种程度的定制，通常可以帮助设计工程师构建新的东西...或者更好地整合他们的系统，”可能。

有时定制采取一些简单的形式——作为执行器的特殊适配器或电缆连接器。“其他时候，设计工程师会带着一张干净的纸来找我们，我们会和他们合作来建造一些新的东西，”May说。例如，原始设备制造商有时需要一个轴来比标准产品允许的移动速度更快。在这里，梅的公司像其他公司一样参与了编程。她补充说:“在软件方面，我们协助编写代码，以帮助设计工程师充分利用内置的通信功能。”

在自动化和运动设计装置中的物联网

由于电动执行器应用具有如此多的连接性和编程支持，物联网功能(用于工业物联网或工业4.0应用)将是自然的下一步。毕竟，电子通信组件(I/O、控制、电缆和连接器、人机界面、传感器、驱动器等等)正在收集、使用和传输比以往更多的数据。更多关于这一趋势的信息，请参阅我们关于运动系统物联网和连接的专门章节。

Thomson的May表示:“通过智能执行器计划，我们为工业物联网的进步做出了重大贡献……将电子集成到执行器中，让用户将电动执行器联网到系统中，并取代刚性流体动力系统。”更清洁的电动执行器技术可编程，维护更少，并提供分析视角，利用传感器数据和负载监测，帮助用户实时跟踪负载状态，从而实现持续性能优化，她补充道。

通过在执行机构中嵌入智能和通信，我们可以更容易地跟踪合规和产品报告，May解释道。嵌入式智能还简化了产品集成前的工厂测试。

“这真的是，只有一小部分客户广泛使用物联网......但监控运营数据点可以提高运营效率以积极影响利润。ROI在那里，但旅程很长，承诺必须长期，“Linmot的Steven Feketa补充道。

（安全）移动和电池供电的设计

目前，移动设备和机器人是运动控制的增长行业。事实上，根据Marketsandmarkets的研究，全球移动机器人市场可能从2020年的45000万美元到2020美元到10,600 000万美元。这些用于所谓的专业服务机器人 - 用于物流，检验和维护，远程呈现和越野机器人应用。

LinMot的Feketa表示，目前领先的应用是自动引导车辆(agv)、全地形车辆(atv)和类似的电池驱动机器人。LinMot USA销售这种设计的管状直驱直线电机和直线旋转电机。

汤姆森工业公司的梅对此表示赞同。她解释说:“我们销售各种agv的执行器设置，包括仓库机器人和自动车库，因为许多此类应用需要短行程的执行器，以帮助在车辆接近起落点时调整负载。”在这里，供应商还销售涉及广泛旋转运动的agv的精密轴系——高负载周期增加了对精度和硬度的需求。

制造商的执行器还进入全地形车辆（ATV）和实用程序任务车辆（UTV），具有严格的可靠性要求。这些包括大型农用和建筑车辆，如结合和地球搬运工......和较小的产品，如商业草坪美容设备，指出。

Linmot的Feketa均为电动执行器，比其效率和连通性能更好地选择传统的流体电力。期待Feketa在即将到来的设计世界中直接驱动电动驱动（和线性电机）的特殊情况。

梅解释说:“许多设计工程师都在寻求更低的电流吸引……并不断地建立对新产品的要求，以利用电池技术的巨大进步。”举个例子:电动执行机构只在需要的时候操作——这与总是开着的流体动力系统形成了鲜明的对比……所以在隔夜充电的叉车和物料搬运工上非常出色。

“电动执行器还可以接受命令并提供返回的状态信息 - 包括诸如负载或温度的位置和速度和安全相关数据，”汤姆森可能。

由于agv独特的自我引导特性，一些agv和电池驱动的移动设计正在推动新的连接安全模式。博世力士乐(Bosch Rexroth)的华金•奥坎波(Joaquin Ocampo)表示:“在这里，我们看到了Safe Motion的功能性应用，以及带有以太网接口和以太网连接的驱动器。”制造商提供驱动安全控制、安全I/O和安全——后者来自安全扭矩关闭功能、SafeMotion和安全监控。在单驱动器系统中还提供多种安全协议，包括PROFIsafe(在PROFIBUS和PROFINET上)、CIP安全(在SERCOS自动化总线上)、故障安全(在EtherCAT上)和现在的CIP安全(在Ethernet/IP上)。