伺服驱动汽车制造/自动化的汽车运动

可靠性、诊断和速度方面的改进使伺服成为汽车制造应用的明智选择。

几十年来，自动化和运动控制一直是汽车工业的核心。今天的汽车制造商正在升级系统，增加检查和网络功能，并利用集成来在更短的时间内生产出更好、更便宜的产品。

当然，做所有这些就意味着尽量减少停机时间。在某种程度上，这是目前可用的健壮系统的一个好处。其中一些也是精明的设计。Tim Walker是系统集成商Churchill Technologies LLC (Grand Haven, Michigan)的总裁，他对此深谙其中之道。

Walker的公司专注于组件制造商的检测应用，例如，使用与机器人集成的视觉系统来确保部件在被拾取之前处于正确的方向，或者确保有问题的部件没有缺陷。

在一个应用中，一个制造商有一个间歇性的故障，在天花板上的一个组件的凹槽会收集碎片。当你每小时生产一个零件时，这不是什么大问题，但对于一个制造商来说，在一条24/7的生产线上每10秒就交付一个零件，这是一个严重的问题。通过运动控制和视觉的结合，Walker的团队能够以要求的速度自动检测部件，实际上更快。他说:“如果生产线能运行得那么快，我们的系统(每个部件)实际上只需要5秒。”此后，他们又为客户建造了另外9个系统，仅用了4个小时就安装好了最后一个。

沃克认为设计的简单性和可靠性密不可分。在许多情况下，这意味着坚持使用四轴SCARA机器人，它占用的空间比六轴设计更少，通常也比专用的龙门式装卸单元更少。这种方法还提供了其他优点。例如，该团队使用的控制器是基于集成PLC的，这允许他们控制某些辅助功能，而无需添加一个单独的PLC。

工作网络
对于自动化专业公司c.a.l itzler Co.(俄亥俄州克利夫兰)的销售工程师吉姆•辛德勒(Jim Schindler)来说，集成完全是关于数据的。利茨勒最近的许多汽车工厂安装都涉及到工厂的数据收集，通常使用现有的plc。挖掘数据用于过程智能和产品历史，允许制造商获取产品信息并实时监控过程中的产品。该数据库还可以包括出生历史应用程序，在这些应用程序中，制造商可以跟踪单个产品及其实际组装的数据，以便在未来解决质量问题。

他说，这是一个重大的变化。“10年前，很少有人收集这些数据。如今，在某些情况下，整个项目就是‘把数据给我。’我认为我们今天所拥有的网络的灵活性给了我们这种能力，”他补充道。“如果在10年前，要做到这一点要困难得多。今天，它非常简单。”

当然，网络和数据挖掘不仅仅是关于产品监控。运动控制也能从中受益。他说:“以前的做法和现在的做法的不同之处在于，如今许多伺服驱动器都是网络化的。”“由于这个网络通常会从伺服驱动器带来更多的信息，我们现在可以以非常低的额外成本为客户提供更多的诊断功能。”

特别是，他们从投资中获得的数据质量是不同的。他表示:“在传统的模拟驱动的10-V指令伺服系统上，过去你会收到几个状态接点，它们会告诉你是否发生了故障。”“今天，我们可以做更多的事情。你可以看看马达的转矩;你可以看看实际的速度。这种性质的东西在多年前甚至是不存在的。”

更复杂的信息意味着更好的故障排除功能，这反过来意味着降低维护成本。“如果你选择的话，你可以对问题所在有一点预测。将电机上的实际扭矩负载与历史平均值进行比较，看看是否出现了机械问题。”当然，这不是免费的。利用诊断意味着要编写额外的代码，但是对于感兴趣的客户来说，这种功能确实存在。“你可以提供价值，因为当出现问题时，你实际上可以开始为维护人员指出问题所在，并比以前更明确地告诉他问题在哪里。”

生活在汽车世界里
总的来说，Walker和Schindler同意，汽车客户倾向于伺服系统，这可能是由于高的管理成本，以确保在相当短的时间内获得投资回报。大企业往往是伺服技术的爱好者;拒不合作的往往是资源有限的小型企业。辛德勒说:“你通常谈论的是一个没有任何技术专长的小商店。“他们的方法是，‘给我一个砰砰(进/出，两个位置)气缸，让我进行拾取和定位，因为我无法操纵伺服系统。’这只是因为他们没有任何技术上的靠得住。”

与人们的看法相反，基于伺服电机的机器并不一定很难维护和操作。沃克有证据。他表示:“我们的(天花板槽检查)系统现在已经运行了3年半，但我们从未接到过一次服务电话。”“这是用非常、非常低的投资进行数百万次循环。”关键是让系统尽可能简单。“你可以设计复杂的系统，但终端客户需要很多功能来保持运行，或者你可以设计一个带有运动控制的简单系统，可以重复运行。”

在错误的印象下放弃伺服系统，认为它们会创建一个更困难的系统，最终用户不仅放弃了诊断的优势，而且也放弃了机械上的好处。考虑使用伺服系统进行拾取和放置。过度?不一定。辛德勒说:“通过在那里安装一个伺服系统，我可以使运动平稳和准确。”“如果我对触底的气缸进行‘砰砰’控制，‘砰砰’操作产生的物理振动和压力往往会磨损机器，造成维护问题。通过去掉油缸，采用伺服驱动，我们的应用在机械上更加可靠，停机时间也减少了。我们已经提高了应用程序的复杂性，但通过这样做我们获得了一些重要的东西。”

展望未来，沃克认为直线伺服电机技术将在研磨和机床等各种行业中取得巨大进展。“制造商倾向于从滚珠丝杠和伺服电机转向直线电机。它们非常、非常准确，速度非常、非常快，机械零件很少，”他说。“出错的可能性更小。与五年前相比，其中一些技术已经相当惊人。”

至于Schindler，他仍然是网络系统的忠实粉丝。“最大的趋势是走向网络化产品。产品越复杂(比如伺服系统)，你获得的收益就越大。”