為了在激烈的競爭中取勝，生產(chǎn)商們必須想方設(shè)法制造出比上一代產(chǎn)品或市場上的競爭產(chǎn)品速度更快、體積更小、運行更精確、噪音更小、成本更低的機(jī)器。同時，隨著機(jī)器老化、花費增加和技術(shù)進(jìn)步，運動系統(tǒng)的更新?lián)Q代也成為必需。無論什么原因，技術(shù)變革意味著需要改進(jìn)系統(tǒng)，而對系統(tǒng)的改進(jìn)又反過來加劇了競爭。但是，系統(tǒng)改進(jìn)常常伴隨著設(shè)計和實施上的挑戰(zhàn)，而能否應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，決定了變革的成功與否。
電動執(zhí)行器取代液壓或氣壓執(zhí)行器、伺服技術(shù)取代步進(jìn)電機(jī)技術(shù)和無刷伺服電機(jī)取代有刷伺服電機(jī)，這些都是最典型的技術(shù)進(jìn)步。一般來說，將液壓或機(jī)械系統(tǒng)更換為伺服控制系統(tǒng)，比將步進(jìn)控制系統(tǒng)更換為伺服控制系統(tǒng)的要求更高。采用步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動器的企業(yè)都擁有電氣技術(shù)方面的專業(yè)人士，而采用液壓或氣壓控制系統(tǒng)的企業(yè)卻往往不具備這方面的人才。但是，只要經(jīng)過培訓(xùn)并擁有了一些應(yīng)用的經(jīng)驗，實現(xiàn)技術(shù)更新并不難。
減少變化，提高重復(fù)性
假定流體、半流體或熔融物要以特定速度流過，由于不同物質(zhì)的粘度不同，很難用液壓或氣壓活塞實現(xiàn)連結(jié)。一個解決方案就是將PLC與測力計連接，以開關(guān)的形式來控制力度。這就是通常所說的“砰砰控制”，在有恒溫器的情況下會運轉(zhuǎn)得更好，但并不是用于控制精密機(jī)械的。
用戶當(dāng)然可以在這種控制中采用模糊邏輯方法瞬間完成變化，但是這樣并不比用輸入或氣門的方式減少變化頻率好多少。用伺服執(zhí)行器替代氣缸時，無需任何特殊部件或額外部件，即可通過伺服放大器控制力度和速度。在控制過程中，電機(jī)的位置、速度和電流可以不斷得到調(diào)整，以符合特定應(yīng)用需求。
了解應(yīng)用需求
深入了解應(yīng)用的運動需求，是運動控制工程師的首要工作。這就意味著他們對機(jī)械、電子、軟件和動力學(xué)要有深入了解。如果系統(tǒng)要求用點到點運動來選擇和放置電氣元件，就沒必要最小化跟蹤誤差來約束控制系統(tǒng)。這種錯誤的操作會導(dǎo)致在控制系統(tǒng)上耗費過多的精力，而產(chǎn)生其它問題，如受控裝置的共振或過熱。如果在測繪或印刷應(yīng)用中出現(xiàn)這樣的錯誤，它會直接影響輸出質(zhì)量。
使用模擬裝置和電路試驗板可以更全面的掌握應(yīng)用的需求和局限性。精確模擬可以減少在開始階段出現(xiàn)失誤的次數(shù)并避免重新設(shè)計。如果常常出現(xiàn)失誤和重新設(shè)計，就會造成資金浪費，很難實現(xiàn)創(chuàng)新。
目前有許多非常逼真的模擬工具可以大幅縮短設(shè)計時間。我們當(dāng)然可以設(shè)計一個系統(tǒng)來實現(xiàn)模擬過程，但是這需要大量的時間、空間和試驗。使用物理試驗板也會產(chǎn)生材料延遲、內(nèi)部員工安置和資金有限的問題。但這并不意味著應(yīng)該避免使用試驗板，因為通過它可以確定一個系統(tǒng)是否值得投資，這樣操作的難度并不大，還會省去大量為此思考的時間。
模擬工具可以幫助用戶在要求的規(guī)格內(nèi)改變設(shè)計，確定設(shè)計方案的耐久性和可用性，如Visual Solutions公司的VisSim和丹納赫傳動（Danaher Motion）公司的Motioneering 和 Model Q 模型軟件。這樣一來，在購買材料之前即可大致分析出所需力度、扭矩、加速度和頻率。
由機(jī)器老化引起的更換
當(dāng)機(jī)器老化、需要更新時，有一些容易忽視的性能問題足以促成或破壞項目。
例如，有刷動圈式旋轉(zhuǎn)電機(jī)可能會有壽命短、功率不足的缺點，但是它的更換也不會因為性能而受到影響。有的應(yīng)用要求速度環(huán)帶寬比標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字伺服放大器的帶寬高出三到四倍，但是在高性能應(yīng)用中更換這種有刷電機(jī)仍然可以順利完成。
在最新的FPGA技術(shù)下，包括丹納赫傳動公司的S200系列在內(nèi)的數(shù)字伺服放大器的電流環(huán)帶寬可達(dá)到3,000赫到5,000赫。在這種情況下，速度環(huán)帶寬可以達(dá)到甚至超過1,000赫。如果高帶寬系統(tǒng)配以合適的電機(jī)，其性能會達(dá)到甚至超過早期技術(shù)所帶來的性能，同時還可提供無刷技術(shù)所具有的壽命長、功率處理能力強(qiáng)等優(yōu)勢。
更新實例
以下實例可以證明通過技術(shù)更新能夠降低成本、提高效率、增強(qiáng)控制能力。環(huán)球儀器公司（Universal Instruments）的電子集成設(shè)備中，位于徑向引腳插口上的元件貼裝頭的速度需要提高。之前采用的是氣壓控制，但實踐證明它限制了機(jī)器的性能，原因包括：
• 環(huán)境因素
• 壓縮時間不一致
• 閥門執(zhí)行器不一致
• 排氣限制
為了解決這些不一致的問題，舊系統(tǒng)采用了液壓減震器、比例式氣墊氣缸、增強(qiáng)器和專有排氣消聲器，以去除無法排放到空氣中的霧化油。
向伺服環(huán)境轉(zhuǎn)換并不是沒有挑戰(zhàn)，但是丹納赫傳動的R系列電機(jī)無需減震器、專用氣門和其它氣壓系統(tǒng)配件即可滿足應(yīng)用需求。由于該機(jī)器的功能是一系列操作的一部分，運動時間和加速度的一致性使其它功能得到了發(fā)揮，這樣可以提高周期率。壽命試驗反映了其它一些問題。由于沒有震動，一些部件的磨損減少了，因而大幅增加了機(jī)器的可靠性和正常運行時間，減少了機(jī)器的啟動次數(shù)，這是之前沒有預(yù)料到的益處。就配合而言，無刷電機(jī)和放大器的組合比之前的方案更有成效。
這個系統(tǒng)首先在VisSim軟件中進(jìn)行了模擬試驗，在短時間內(nèi)就產(chǎn)生了非常出色的效果。在進(jìn)行模擬之前，似乎沒有一款電機(jī)符合應(yīng)用需求，因為它們的封套和性能都不合要求。采用了由丹納赫傳動的定制電機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)放大器組成的模型之后，模擬試驗得以順利進(jìn)行。其成果就是環(huán)球儀器公司的專利產(chǎn)品Radial Lead 8XT。該專利產(chǎn)品（USPTO #6,161,443）是物理試驗板和模型集成的結(jié)果，專利發(fā)明人親自參與了這個試驗。
關(guān)于丹納赫傳動
丹納赫傳動是全球領(lǐng)先的運動控制解決方案提供商，致力于不斷幫助全球原始設(shè)備制造商（OEM）制造更優(yōu)質(zhì)、更高速的機(jī)器設(shè)備。丹納赫傳動的產(chǎn)品廣泛運用于航空、醫(yī)療、機(jī)器人、半導(dǎo)體、電動車輛和包裝等工業(yè)部門，能夠大幅提高這些技術(shù)應(yīng)用復(fù)雜且要求嚴(yán)格的部門的效率和生產(chǎn)率。在過去60多年中，丹納赫傳動的產(chǎn)品創(chuàng)新通過其用戶信賴的品牌一直在推動著運動控制行業(yè)的不斷創(chuàng)新，旗下品牌包括Kollmorgen、Thomson和Dover等多個著名品牌。丹納赫傳動是丹納赫公司（NYSE 交易代號：DHR）的戰(zhàn)略平臺之一。詳細(xì)信息請查詢：www.danahermotion.com.cn
