电动机的发展趋势第二部分

在运动控制设计方面创下了历史纪录

在最近的一次采访-科尔摩根公司产品战略总监 斯科特·埃文斯,我们可以获取今天的运动设计的变化特别好的见解。以下是一些洞察力评论。

一些行业正在激励运动控制设计的最大变化

电子硬件中的运动控制设计变化.

运动控制中的一个明显变化是通过电子元件的效率提高和小型化来实现产品的小型化。其背后的主要驱动力是消费类电子产品,因为这是真正巨大的"原动力"。

然而,长期以来一直倾向于嵌入式运动控制设计的医疗,航空航天和国防(A&D)以及汽车(原始设备制造商...而非制造业)等行业正在推动工业和军用产品中消费电子产品的采用......并要求其运动控制供应商也是这样做的。

消费类电子产品也在不断降低元器件成本,这让所有行业都承受了以前无法承受的更复杂的产品设计。

电动机的发展趋势第二部分

这是Kollmorgen P5000步进驱动器,一个微型步驱动器,可以和科尔摩根的POWERMAX II步进电机配合使用以获得高性能。

许多运动控制公司会说有朝着去集中化或集中化的方向发展。或者他们可能会说正在进行内置或去内置化。即使同一个OEM,我们也看到彼此之间的起伏。但是我们认为这是由具体应用驱使的,而不是广泛应用决定的。

运动控制设计在 软件和通信方面的变化.

虽然感觉像现在的以太网协议比以前更多,但我们在这个领域已经开始看到明显的赢家和输家。我们看到了事实巩固的迹象,并期待继续。

我们也期盼像TSN这样的开放和消费者驱动的协议 将开始扎根。这将有助于小型企业,如果他们加入这股潮流。

运动控制在动力传动和机械部件的设计变化

精密加工和自动化加工的继续推动更安静,更精密和更有效的机械装置。这些增长让原始设备制造商(OEM)指定较小的传输,并使驱动它们的电机和放大器也变小。以前对于大多数应用来说太昂贵的传动技术(例如行星式,摆线式和谐波式)正变得越来越经济实惠,因此正在得到更广泛的采用

电动机的发展趋势第二部分

科尔摩根UltraTRUE系列将精密的螺旋齿冠齿轮与TRUE行星齿轮方向结合起来,用于超静音齿轮箱齿轮箱的背隙有4弧分。

此外,还有更多精明的OEM ...

通常,谈话只专注于技术......但经常被忽视的是,即使是小型OEM厂商也越来越成熟。例如,现在这些原始设备制造商像过去一样确信投入的成本和设备精度的价值,而不仅仅是采购成本。

由于服务合同和租赁安排(与喷气发动机行业不同)开始变得越来越流行,因此将选择提高机器精度和使用寿命的部件。

云计算技术和工业物联网(lloT)能力的电机

在我们的电机内部,除了速度/位置反馈之外,我们还可以提供嵌入式传感技术,提供扭矩/扭矩/应力,湿度,压力等数据。我们发现在高价值机器中可以找到这种需求,比如大型暖通空调,磨煤机和采矿; 但是这项技术刚刚开始,在典型的工厂中广泛采还需要几年的时间,甚至要等待更长的时间。

电动机的发展趋势第二部分

科尔摩根不锈钢AKMH系列电机采用IP69结构,可以在最恶劣的卫生环境下经受严格的考验。

我们确实看到传感器能够从机械(振动,热量,光线等)的低效率中获取能量,从而成为一个巨大的驱动力。但是,除非它们能够拥有足够的电力来驱动无线电,并且能够存储足够多的能量以便在机器停止之后传输缓冲器中的内容 – 否则这将不被广泛采用。此外,还需要拥有对数据标准(比如缩放和单位)的分层,标准化和统一的行业标准,以及一种安全和普遍的标准数据通信方式。不然,即使是自供电传感器也不会广泛采用,除特定任务(和封闭)系统外。

驱动器和控制系统一直有能力处理更多的数据,使其分层,甚至规范化,然后发送到上位机系统。过程工业多年来一直在利用这一能力并继续推动。

同样,更开放的系统如OPC-UA将有助于更广泛地利用这些功能。....而且,也将有一天在离散制造被广泛使用。

最近使用运动组件来改进设计的应用程序

摩尔定律提供了10年前无法承担或难以想象的许多应用。

运动控制得到了改善,安装在距离运动几米之外的电子装置将误差(实际运动与指令运动)控制在1μs范围内; 所以像几年前看似很大的大问题,如抖动和滞后等问题,如今已不再是如此那般重大了。

围绕线控驱动的流行讨论可以用作例子:

我们可以使无人机从数千里外传输数据到控制中心的有线电视卫星和COTS消费电子公告板。其滞后时间不到一秒钟。这在10年前是不可能的。同样的技术正在用于多个工厂之间的协作加工,如精炼厂; 也用于无人驾驶车辆,如采矿和勘探。

即使是超级简单的应用,比如慢速贴标机,也能够大幅度简化机械设备,因为更高性能的运动控制更加实惠。如果一个OEM可以购买一个步进系统,例如,他曾经为一个机械离合器系统支付相同的价格,为什么他不这样做呢?特别是当客户期望标签放置的准确性和零废料,以及由于更少的磨损部件而延长机器寿命,但不愿意为机器支付更高的价格时?

运动控制和动力传输设计在过去十年的变化

对于专业设计(​​就此而言,通过与供应商合作定制解决方案而进行的设计)也出现了一些令人兴奋的趋势。随着回暖的加速,我们看到围绕大规模定制和手工业的螺旋效应。

在工业革命之前的那些日子里,工匠们(例如面包师,彩绘玻璃制造商,修鞋匠和铁匠)的工作得到了蓬勃发展。这种生产方式适合于大规模生产任何你想要的东西。然而,即使是大规模生产的产品也是劳动密集型的。如果制造商组织得好,并且善于用工业自动化,都可以大规模生产产品。

一旦发展中国家开始具备大规模生产的能力,同时劳动力更便宜,制造业就开始从发达国家消失。

如今,经济实惠的自动化和CAD / CAM让公司减少劳动力,并把制造业回到美国这样的发达国家地方,但这不仅仅是大规模生产的曲奇生产(cookie-cutter production)。相反,现在大规模定制产品可以用最少的转换时间,并且允许更小的批次和更低的间接成本制造成品。

实惠的自动化包括了运动和PT。自动化组件不仅更实惠,而且更精密,寿命更长,更易于使用。

总而言之,即使运动控制供应商也在研究如何以最低的成本快速高效地进行定制。因此,原始设备制造商(OEMs)发现,现成商品(COTS)运动控制产品特性不足的情况下,原始设备制造商现在可以将合作设计和定制与供应商一起来生产设计。

电机驱动设计的其他创新

我们相信一个大趋势即将来临:最终用户将开始避免在他们购买的设备内的组件和系统上使用"特定的供应商"。为什么?

I 婴儿潮一代即将退休。与他们一起过时的观念正在退休。

a.购买设备和与昂贵的内部工作人员一起维护

1.以减少备件和维修库存名义来指定COTS组件/系统

2.(几乎完全)依靠封闭系统的特定供应商

b.用继电器逻辑编程

c. 概念: "我们所做的一切都是秘密的"

II. 以上将被其他方法所取代。

A"机器人技术"的概念将意味着更多,并且比我们历史上任何时候都更为广泛地被接受

1.机械设计师将拥有真正的机器人和机器设计经验

b. 21世纪会有更多的编码和电子专家

c. 将会转向租赁设备......并将OEE的责任和"完善的生产"推到机器供应商身上

1.这将激发同类最佳的组件和子系统

2.设计目标更安静平稳,设置更精确,寿命更长将推动设计

3.将有更多的服务合同...所以供应商将开始基于正常运行时间,OEE,生产支付

OEMs将拥有维护,备件和修理

远程监控和预测性维护将是必要的

获胜者将生产自我诊断,自我预测,甚至自我修复的机器

4.原始设备制造商(OEMs)比过去更愿意尝试新的想法和实践

d. 匿名化,标准化和统一数据 - 所有这些都是以大量的方式分享这些数据 - 对于持续改进将变得至关重要。

相互学习无共谋将成为必要。(这可以说是必要的。)

电动机的发展趋势第二部分

科尔摩根的PMX系列步进电机提供了高性能,高质量和灵活性的设计以及经济的外壳。


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