在不利的市場條件下，自動化設備必須在質量、成本和交貨時間方麵達到更高的標準。製造自動化設備的高速要求不僅包括提高每小時的生產率，還包括以比現有方法更高的加工密度來提升產品質量，例如外觀。在短時間內實現這種高密度生產也需要高速設備。
設計選擇
在開發高速行駛的自動化裝置時，必須牢記以下幾點:
a)選擇合適的、支持高速行駛的執行機構，以及如何高效使用
b)支持高速行駛的機械部件的特性
選擇執行器
- 采用大功率驅動執行器並不是我們在這裏必須注意的唯一一點。我們還需要選擇伺服剛度較高的配置方案，以確保在行駛過程中控製的穩定性。
- 選擇合適的驅動執行機構(旋轉電機+滾珠絲杠/皮帶等，直線電機等)
- 選擇合適的高速驅動控製方式(開/閉環、加減速控製等)
- 電機隔熱措施(加熱控製、熱屏蔽、熱冷卻等)
在本例中，采用直線電機和閉環控製組成的元件進行精密定位控製。采用風冷方式對直線電機進行隔熱。電機部分安裝導熱係數高的鋁製散熱片(圖1)。
由於產生熱量的電機線圈單元附著在移動台的底部，因此線圈單元產生的熱量可能導致機械部件變形。為防止熱變形，在電機線圈單元與移動工作台連接的位置之間插入熱屏蔽板。(圖1)
為了提高每小時加工的實際效率，必須采用高加減速控製，使電機在短時間內達到最高轉速。然而，如果沒有選擇一個允許平穩過渡的加速和減速控製程序，當運動停止時，會產生很大的慣性矩(衝擊)，這會降低可移動部件的耐用性。
設計的挑戰
由於選擇正確的高速執行機構和選擇支持高速的機械部件這兩個問題是相關的，因此在開發高速設備的優化設計時，將兩者結合起來是至關重要的。如果這兩個問題分開處理，從事b)的工程師試圖開發高精度和高剛性的機構，這往往是一個更重的結構對象，而另一個從事a)的工程師將開發昂貴的係統，因為他計劃采用高精度控製和大功率驅動設計。
為了綜合考慮這兩個問題進行優化設計，可以按照以下介紹的概念進行設備開發。通過遵循這一概念，可以通過結合執行器的運動特性和最佳機械結構來開發輕量級但高度剛性的設計。
高速設計的6個要點
- 活動部件在不影響剛度的情況下采用肋形結構。
描述:在不降低強度的情況下，開發可移動體的輕量化設計。 - 使努力點和重心在活動體上盡可能接近，並盡量減少轉動慣量的影響。
- 簡化結構，減少傳動驅動機構的部件數量，形成高剛性結構，從而提高伺服剛度。
描述:減少用於運動區域的部件數量(特別是執行器與活動體之間的關節數量)可以防止伺服剛度下降，也可以最大限度地減少控製過程中的不穩定振動。 - 對於使用X、Y和Z軸的三軸驅動，必須優化負載位置，例如通過將用於高速驅動的軸上的負載移動到其他軸上。
說明:為了使用y軸進行高速行駛，在設計結構時要使很大一部分載荷施加到x軸和z軸上，同時減少y軸活動體上的載荷。 - 限製高速活動部件行駛範圍的安全措施
說明:安裝失控擋板(圖1)或活動體的安全蓋
6.選擇靈活可靠的線路連接驅動執行機構
說明:對於重複往複運動的機構，活動體的執行機構關節容易發生斷裂。因此，選擇合適的電纜載體(圖2)至關重要。如果使用不合適的電纜載體，會阻礙電纜載體的運動，從而降低定位精度或導致電纜斷開或電纜載體部件(塑料製成)磨損。最終，可能會出現意想不到的問題，如設備被磨損碎片汙染。
完成正確的高速自動化設備可能需要多種類型的機械部件。為您的應用程序縮小正確的規範範圍是至關重要的。當你改進和發展你的設計時，一定要考慮到這些建議。設計快樂!
