三种趋势改变运动控制

通过梅根·雷尼克尔斯•STEM作者|schooledbyscience.com

运动控制是设备运行的重要组成部分，它在自动化中起着直接的作用。组装和材料处理设备的工业用户的需求越来越多，从特定应用的设备设计到更小、更轻的组件。以下是运动控制领域的三个趋势，它们正在推动整个工业领域的创新和生产率的提高。

模拟和数字孪生

向“数字一切”的转变，刺激了运动控制领域的重大变化:模拟。机器开发是一个漫长而复杂的过程，包括详细的图纸和设计工作，然后是新机器的原型和测试。当然，设计阶段不能预见设计中的每一个惊喜和小故障——这意味着更多的原型，随后是更多的测试。仿真正在改变运动控制设备oem的整个过程。

模拟，通常包含在内有限元建模，帮助工程师测试更广泛的变量选择，消除设计阶段的意外，提高上市时间，并更好地了解每个离散组件的实际性能。模拟过程的最终结果是最终产品的工作数字模型，人们可以安全地仔细研究，同时观察调整齿轮箱和电机尺寸的影响，并最终在材料成本、最佳性能和机器占地面积之间找到理想的平衡。

通过“数字孪生”的模拟不仅对设计和开发新产品有用，工程师也可以使用模拟来观察新的控制器算法或设备升级的效果。它还使测试新功能和最终向用户交付特定于应用程序的利基功能变得更容易。

考虑3D打印机作为一个例子，说明为什么通过模拟进行特定应用程序的设计是如此有价值。一层一层地在工件上沉积材料是一个对机器振动高度敏感的过程。但在开发新产品的过程中模拟机器的运动可能会让工程师发现产品设计或打印机的一些怪僻之处，这可能会破坏成品的质量或完整性。甚至在原型机可用之前，工程师就已经可以决定产品的设计或选择不同的打印机设备。

无框架的汽车

在寻求改进的设备效率和更高的性能和吞吐量中，设备制造商和电机设计人员越来越朝着无框架电机看起来。无框架电机提供了一系列竞争优势，包括更紧凑的设计，更简单的可定制和更大的灵活性。由于制造工艺变得更加专业化，工厂需要更多敏捷，专用机，无框架电机将手段提供电动这些柔性机器并支持专业技术。

我们将在制造厂地板上看到越来越多的无框架电机，特别是在机器人臂和其他灵巧的机器上需要在重量和性能之间需要微调的平衡。与其他电机不同，无框架电机没有驱动轴。这意味着它们并不像上一代电机设计那么笨重或重。相反，OEM将它们作为独立的定子和转子运送，可以更灵活地融合到各种机器的机械结构中。

由于无框架电机不需要联轴器，驱动轴或变速箱，因此它们也不存在与稳定时间相同的麻烦，并且潜在的过冲阀门的电机。这种类型的电机对具有高级可编程逻辑控制器，可以控制机器运动在多达96个轴中。无框架电机提供了物理工作的灵活性，所有处理能力都可以实现。

最终，无框电机解锁更大的灵活性和创造力的机器设计。他们的设计可以直接支持他们的应用，不像框架电机，一般符合NEMA和IEC标准，可能不会提供当今工业所需的灵活性和精度。

真正预测的维护

计划外的停机时间是生产率和盈利能力的杀手。在过去的几十年里，当设备出现故障时，隔离问题部分似乎需要无休止的诊断工作和故障排除。有些组件不像其他组件那么容易获取和诊断。整个过程既昂贵又漫长。

预测性维护是数字化和转向工业互联网的转变的趋势。它意味着制造商和其他依赖重型设备正常运行时间的其他机器可以预测哪些机器正在接近失败状态，然后在它们对吞吐量，利润和员工安全构成风险之前隔离和解决这些物理资产。

例如，驱动器可以提供有关扭矩或电压变化的实时数据，这可能指示机器的润滑剂分解或轴承需要更换。Thanks to this degree of advanced warning, machine owners can schedule maintenance and repairs at a time when the equipment wouldn’t be in use anyway — and long before a failure that brings production to a standstill and might even cut short the useful lifetime of the machine.

要做到这一点需要理解强度和破损点像伺服，电缆和配件等关键机器组件。其余的是由于网络连接的温度探头，电压计和力传感器，可以成本有效地集成到各种机器组件的结构中。

它可能需要六个月甚至更久“绘制”复杂的运动控制系统及其驱动的设备，并充分了解在运行过程中理想的性能是什么样子的。之后，机载传感器接管并提供有用的颗粒性能数据，使维护间隔具有前瞻性和真正的预测性。

预测性维护，就像这里的其他三个趋势一样，不再是一种奢侈。对于依赖重型设备和运动控制器的公司来说，这些趋势日益成为至关重要的竞争优势。在未来的一年里，这些新技术和技术的使用率将会更高。

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梅根·雷尼克尔斯毕业于宾夕法尼亚布卢姆斯堡大学。她是一位职业作家兼业余天文学家。

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