一台自动化设备上,并不是每一个运动轴都需要完整的伺服系统。
Dunkermotoren近期扩充Smart Motor产品线,正式推出dGo无刷直流电机家族。新系列把完成电机换相和基本调速所需的电子装置直接集成在电机内部,使设备制造商在部分简单运动轴上可以减少外置控制器、反馈线路以及相关接线。
此次推出的dGo包括BGA 22 dGo、BG 42 dGo和BG 45 dGo三个产品系列,分别覆盖不同安装空间和功率需求。其定位也十分明确:不是取代需要精确定位、多轴同步和复杂运动轨迹的伺服系统,而是针对生产设备中数量很多、功能却相对简单的调速轴。
这类运动轴在实际机械中并不少见。输送带需要按照一定速度运转,风机需要根据工况改变转速,泵需要保持稳定输出,一些送料、转动和辅助机构只需要启动、停止、正反转以及速度调整。过去为了统一设备控制平台,部分机械也会在这些位置配置独立驱动器甚至完整伺服系统,功能虽然充足,但随之增加的控制柜空间、接线和调试工作并不一定能够带来相应价值。
dGo采用的是另一种配置方式。电机本身已经带有运行所需的电子控制部分,根据不同型号,可以通过电源电压、模拟量或者PWM信号调整速度,数字输入则可以完成启动、停止和方向控制。对于PLC来说,这类电机可以通过常见I/O完成基本控制,不一定需要额外建立工业以太网通信或者编写复杂的运动程序。
对机械设备厂而言,这种变化首先影响的并不是电机性能,而是整机结构。
传统BLDC电机通常需要外部电子换相控制器,控制柜中要为驱动设备留下位置,电机与控制器之间还需要相应电缆。运动轴数量增加以后,柜内驱动器、电源和接线端子的数量也会随之增加。把部分控制功能直接放到电机端,可以让一些设备减少中间环节,特别适合空间紧张的小型机械和分散式输送设备。
现在不少自动化设备已经开始重新检查运动轴是否存在“控制过度”的情况。
一条包装线可能既有需要高精度同步的主轴,也有普通输送轴;一台装配设备可能需要几套精密定位机构,同时还有风机、泵和辅助转动机构。如果所有轴都按照最高控制等级配置,采购成本和工程复杂度都会不断累积。
因此,设备设计正在更加重视按实际任务分级。真正需要定位的轴继续使用伺服系统,只承担稳定调速工作的轴,则采用结构更简单的驱动方案。这与此前伺服减速机市场出现不同性能等级的变化类似,本质上都是设备制造商开始减少没有必要的性能余量。
此次dGo家族中,BG 42和BG 45还支持四象限调速,可进行受控的加速、减速和反向运行。这使其应用不只局限于单方向连续旋转,也能够进入需要频繁换向的输送段和机械辅助机构。BG 45最高还提供IP65防护配置,使产品可以进入环境条件相对复杂的设备内部或现场安装位置。
不过,电机集成控制电子装置之后,设备选型也不能简单理解为“省掉一个驱动器”。
电机实际负载、启动转矩、运行速度、惯量、供电条件和散热环境仍然需要按照设备工况核对。尤其是频繁启停、快速反转或存在较大惯性的机构,减速过程中产生的能量如何处理,同样属于整机设计的一部分。设备厂减少的是不必要的控制层级,而不是省略基本的传动计算。
对于批量设备制造商而言,dGo还有一个值得关注的地方,就是可以在出厂阶段预设部分运行参数。固定速度、加减速斜坡、电流限制等功能可以按照设备需求进行配置。机械产品一旦进入批量生产,如果每台机器都需要现场重新调整大量参数,装配和调试时间很容易被拉长;相反,功能相对固定的辅助轴如果能够按照标准配置交付,更适合设备复制生产。
这也反映出运动控制市场正在出现一种比较务实的变化。
过去几年,伺服系统不断提高通信速度、定位精度和多轴控制能力,这些技术对高端设备仍然重要。但机械自动化发展到一定阶段以后,设备厂开始更加关注另一端:哪些运动根本不需要这么复杂。
对于输送、泵、风机和普通辅助轴来说,真正影响使用的往往是能不能稳定运行、接线是否简单、设备空间够不够以及发生故障以后是否容易更换。
Dunkermotoren此次把dGo放在dCore、dMove和dPro之外,形成从基本调速到更高级运动控制的连续产品层级,也说明驱动产品正在按照应用需求进一步分化。设备厂不必在“普通电机”和“完整伺服系统”之间做二选一,而是可以根据每一根轴的实际任务决定配置。
这种变化不会像大型机器人或控制系统发布那样显眼,却可能更直接影响批量机械的设计成本。一台设备减少一个不必要的驱动器,看起来变化有限;如果一条生产线上有几十个简单运动轴,或者一家设备厂一年生产数百台相同机器,元件数量、柜内空间、接线工时和调试时间都会形成明显差异。
自动化设备正在从追求所有轴都具备更高性能,转向把合适的控制能力放在合适的位置。dGo系列进入市场,正是这种变化在小型驱动领域的一次体现。












