移动的材料

伺服电机控制增加吞吐量和准确性的材料处理应用。

运动控制是关于将物体从A点带到B点，这个任务最明显的就是处理材料。物料搬运包括从将原材料搬运到加工环境，到将纸板箱装入转换设备，再到在仓库周围搬运箱子。几十年来，固定或变速电机驱动的传送带主导了应用。今天的高吞吐量操作越来越多地利用相关的运动，例如同步机器人手臂沿着传送带拿起一个纸箱。感应电动机不能提供应用所需的速度控制和灵活性。随着重复率越来越高，运动控制提供了成功执行这些任务的唯一途径。

大型折扣零售商每位位置携带成千上万的产品。保持货架库存需要复杂的配送中心，可以提供多达100家门口。这些中心是高度自动化的;利用RFID标记和字面上的传送带，在复杂的交通模式中配置为连续排序包。在固定速度输送机的日子里，物品可以快速移动，但灵活性有限。使用运动控制，材料处理系统通过封装的基础改变了包装上的路由，以尽可能快地将正确的库存提供给正确的装载码头。

配送中心模拟高速公路结构,与纸箱沿着平行车道,结果,在坡道,坡道(参见图1)。这些盒子需要间隔足够广泛的输送机允许机器视觉系统阅读ID标签和运动系统开关盒到适当的路径,但又足够紧密，以最大限度地增加在任何时间处理的箱子数量。作业必须以尽可能高的速度进行，但加速度变化必须足够平稳，以免物品从传输机上掉下来或造成堵塞。再加上各种各样的盒子大小形状，你将面临严峻的挑战。

解决方案是更换长,定速传送带与一系列短腰带,提供近实时调速(参见图2),通过路由包在这些增加的皮带,系统可以精确地调整它们之间的差距,允许项目转移到隔壁传送带迅速和准确。该应用需要盒子和拾放机器人手臂之间的相关运动。在闭环反馈的帮助下，输送带可以提供精确正确的运动。以运动为中心的OEM解决方案公司Sambhu Banerjee表示:“问题是电机从运行速度降至零速度的过程有多平稳，以及在没有抖动的情况下恢复到应用速度有多好。”施耐德电气（罗利，北卡罗来纳州）。“运动的平滑度变得更加重要。如果[电机提供足够的电源]，伺服电机可以做出更好的作业代替感应电动机和变频驱动器。”

当然，一次监测和路由一定数量多达100万物品是计算密集的过程。为了在不受影响吞吐量的情况下完成任务，系统设计人员采用双管齐下的方法，使用超级计算机进行集中路由，而是每种模块上的一系列PLC和运动控制器来处理路径规划。通过Daisy-Chizing控制器在一起并将它们绑在主从配置中，他们可以利用网络通信，以保持所有运行运行。

除了机器人武器之外，系统还将推动者纳入另一门车道的项目。多年来，液压缸执行了这项任务。如今，越来越多的伺服电动机驱动的杆式执行器正在接管。运动控制提供比传统系统更快的灵活性和更快的转换。对于较重的包装，高力量的无杆执行器使用多个轴承来分配时刻装载，允许设备移动更大的物体而无需机器人臂和组件。结果是更简单，更经济，更强大的解决方案。

环境挑战
在大多数工业应用中，环境条件是一个挑战。环境可能包括灰尘和棉绒，油，甚至液压油。组件可以通过外壳保护免受污染，但这需要电缆将运动从机柜转移到运动轴，这就引入了故障点。智能组件提供了一个有用的替代方案，只要它们足够健壮，能够在应用程序中生存(参见图3)。

在旋转运动的情况下，仅仅增加球密封或轴密封就足以解决问题。线性驱动器面临更大的挑战。杆式驱动器是最容易设计的保护，并用于大多数只需要推力型驱动器的应用。当需要长冲程时，无杆执行机构是选择的解决方案，但这些产品的较大出口使它们更容易受到污染。最常见的解决方案是在开口上加一个磁条密封带，并加雨刷密封，以提供额外的保护。在有细颗粒的环境中，这可能还不够，在这种情况下，增加几磅/平方英寸(PSI)的正压力可以显著减少执行器内部的污染。

智能组件在减少电缆和易于维护方面带来了很大的好处，但他们需要对工业环境提供足够的承受和强大。由于制造商为汽车等其他应用开发了硬化组件，因此工业部门可以从规模经济中受益。“如果你可以在公共汽车的底部或汽车底部放置封装的电子驱动器，它可以肯定会在工业环境中幸存下来，”埃姆·埃姆·蒙尼希表示Parker Hannifin.(宾夕法尼亚州欧文)。智能、硬化元件价格昂贵，但汽车市场增加了产量，降低了成本，这样技术就可以进入材料和产品处理市场。其结果是更好的性能、更健壮的设计和简化的维护。“它将能够在工厂车间生存，减少电缆复杂性和系统占地面积，而不是将您的伺服电子设备放入机柜。在大多数情况下，在工业环境中这样做成本太高;然而，我可以看到这些技术在未来三到五年内的转变。”

除了通常的工业应用问题，材料处理提出了一些惊人的挑战。可听到的噪音越来越受到职业健康和安全条例的制约。“在20世纪90年代末，噪音不是一个大的考虑因素，但现在我们在那里做了很多选择，”Monnich说。“我们通常希望把噪音降低到70分贝左右。”

为获得最佳结果，噪声控制是一个问题，需要从项目的开头中解决，但情况并非总是如此。“帕克汉比丁的自定义产品集团工程经理Tom Baric说：”它往往是一个事后的想法。“人们倾向于在他们所需要的性能周围设计系统，然后专注于事实后的噪音。”

从一开始就能解决噪音问题，允许从上到下的修改，从齿轮箱的选择到齿轮的规格，再到材料的调整。机械电子设计技术可以让工程团队最小化共振，从一开始就消除噪声源。Baric说:“许多产品都是铝型材，齿轮箱一端产生的声音可以在整个挤压过程中产生共鸣。”“通过添加阻尼材料，你可以减弱引起声音的振动。或者你可以通过施加质量或改变身体结构来改变身体的固有频率。”

展望未来，制造业和零售业的竞争只会越来越激烈。运动控制提供了强大、可靠、经济的工具，为制造商提供了成功所需的优势。