長(cháng)期以來(lái)，電動(dòng)直線(xiàn)推桿通過(guò)將重復性、骯臟或危險的任務(wù)自動(dòng)化，帶來(lái)了人體工程學(xué)方面的優(yōu)勢。最近，隨著(zhù)將板載智能集成到電動(dòng)推桿中，其對人體工程學(xué)的貢獻提高到了全新水平。數字電機控制、位置反饋、同步和實(shí)時(shí)監測等智能功能使得應用自動(dòng)化更加容易，從而可提高工作場(chǎng)所的舒適性、安全性和生產(chǎn)效率。
數字化電機控制
傳統直線(xiàn)推桿通常依靠大型低能效繼電器或獨立控制器來(lái)伸出、縮回或停止推桿。通過(guò)使用板載電子元件來(lái)控制電源，可以將開(kāi)關(guān)或觸點(diǎn)的電流從20A降低到小于22mA，從而能夠實(shí)現更簡(jiǎn)單、成本更低的系統設計。操作人員可以通過(guò)簡(jiǎn)單的控制器運行推桿和更改推桿方向。
例如，想象在某個(gè)工作空間內，工人們正在搬運重量超過(guò)100磅的零件并且需要頻繁伸手和彎腰。如果他們的工作臺由配備低電平開(kāi)關(guān)的電動(dòng)推桿控制，則每個(gè)用戶(hù)都可以將高度調整到只需最低限度的彎腰或伸手的位置，從而減少疲勞并同時(shí)提高生產(chǎn)效率。（圖1）
圖1. 生產(chǎn)效率助推器：由配備低電平開(kāi)關(guān)的電動(dòng)推桿控制的裝配站允許用戶(hù)將高度調整到只需最低限度的彎腰或伸手的位置。
雖然傳統的直線(xiàn)推桿組件可能也允許進(jìn)行這樣的調整，但是它們需要外置的電機開(kāi)關(guān)，這需要消耗更多的功率并且必須手動(dòng)完成。然而，通過(guò)電子方式控制電路電流，所有這些開(kāi)關(guān)都被集成到推桿外殼中，因此裝置更加美觀(guān)、清潔，并且無(wú)需外部接線(xiàn)。
電機開(kāi)關(guān)自動(dòng)化還具有安全方面的優(yōu)勢。根據負載情況，電動(dòng)推桿的電流消耗為20A到40A。通過(guò)在安裝操作過(guò)程中盡可能減少該電流的接觸，可以實(shí)現更符合人體工程學(xué)的控制，同時(shí)降低大電流繼電器的潛在觸電風(fēng)險。
圖2. 通過(guò)低電平開(kāi)關(guān)、位置反饋、同步和實(shí)時(shí)監測等功能，Thomson Electrak® HD等智能推桿可以改善人體工程學(xué)。
數字位置反饋
智能電動(dòng)推桿（圖 2）不僅可以進(jìn)行精細的位置調整，還可以提供這些位置調整的實(shí)時(shí)反饋。它們可以在整個(gè)行程中報告負載的位置。在上面的工作臺示例（圖1）中，它們可以捕獲負載位置的數據，并將其與預設參數進(jìn)行比較，以確保穩定一致的運行。
除了數字位置反饋之外，還能夠測量和控制速度。假設你正在自動(dòng)提升或降低一扇重型門(mén)，以保護特定機器或形成一個(gè)隔斷。微控制器可以接收來(lái)自編碼器的脈沖計數，并根據在設定時(shí)間間隔內收到的脈沖數來(lái)計算移動(dòng)距離和速度。繼續以重型門(mén)為例（圖3），這將允許推桿在到達行程終點(diǎn)時(shí)降低速度，防止門(mén)在操作人員清理開(kāi)口之前就被關(guān)上。
圖3. 當非均勻、難以控制或較重的負載對用戶(hù)造成阻礙時(shí)，這些牽引車(chē)電動(dòng)推桿的同步能力使它們能夠共同承擔和均勻分配負載，實(shí)現更穩定、更安全的運行。
模擬位置反饋
數字位置反饋是測量電動(dòng)推桿速度的簡(jiǎn)便方法之一，但是其編程相對困難，因為該功能在斷電或關(guān)機后不會(huì )記錄報告的位置。然而，配備模擬電位計的智能推桿可以從齒輪箱電位計接收準確的位置信息，并且該電位計會(huì )發(fā)送電壓信號，為用戶(hù)提供從行程開(kāi)始到結束的驅動(dòng)速度和方向。它們還可以記錄位置，因此如果出現斷電，無(wú)需返回到零位并重置推桿。
可靠的位置記錄支持開(kāi)發(fā)可以存儲每個(gè)用戶(hù)的人體工程學(xué)設置的應用程序，從而允許根據身高、存儲的程序或用戶(hù)偏好等因素為多個(gè)用戶(hù)量身定制工作空間。
同步
當與多個(gè)推桿結合使用時(shí)，智能電動(dòng)推桿的人體工程學(xué)優(yōu)勢更加明顯?？梢詫⑼茥U設置為根據負載變化自動(dòng)進(jìn)行調整。例如，在飛機裝配應用中，5名或10名工人完成機身的最終組裝時(shí)，可能需要使用高出地面的升降平臺。當工人在平臺上移動(dòng)時(shí)，重量會(huì )轉移到平臺的不同部分，從而可能導致負載不平衡。位于平臺下方不同位置的智能推桿（例如每個(gè)角落一個(gè)）可以設置為自動(dòng)調節，以便通過(guò)推桿同步移動(dòng)過(guò)程來(lái)自動(dòng)補償負載偏移。（圖4）
圖4. 工業(yè)作業(yè)平臺制造商Spika Design and Manufacturing利用Thomson Electrak HD電動(dòng)推桿的內置同步功能來(lái)確保其航空客戶(hù)平臺的平衡性和穩定性。圖片由Spika Design and Manufacturing提供。
這些負載變化通過(guò)使用速度控制和定位反饋進(jìn)行調整來(lái)抵消。電動(dòng)推桿通過(guò)內部網(wǎng)絡(luò )相互通信，根據定位反饋讀取彼此的速度，并相應地進(jìn)行調整。
但是，使用數字反饋進(jìn)行調整會(huì )導致響應遲鈍，設計人員可以通過(guò)將位置和速度都集成到反饋回路中，并根據驅動(dòng)速度和位置進(jìn)行調整來(lái)避免這種情況。這樣可提供符合人體工程學(xué)的優(yōu)勢，可以從多個(gè)位置平穩地提升移動(dòng)負載，從而補償難以控制的負載，如工作平臺、座椅和重型門(mén)。
盡管控制多個(gè)傳統直線(xiàn)推桿是可能的，但這是一種不準確、耗時(shí)且勞動(dòng)密集型的操作，會(huì )給推桿帶來(lái)額外壓力，并最終導致卡死或其他故障。智能推桿同步可以消除不確定性，并實(shí)現平衡、穩定和定位準確的移動(dòng)。
實(shí)時(shí)監測
智能電動(dòng)推桿可以返回溫度、電流、速度和電壓等變量的連續監測結果，實(shí)現高級狀態(tài)監控、診斷和錯誤處理。由于直線(xiàn)推桿不斷自測，反饋速率可達每秒10次。如果推桿檢測到問(wèn)題（例如超出溫度閾值），則其可以在行程中停止或者完成其編程移動(dòng)（完全縮回或伸出），并發(fā)送錯誤標記到計算機。所有這些全部在幾分之一秒內完成。
這種反饋使用戶(hù)能夠暫時(shí)放下操作，分析使用模式、速度和位置，從而使操作更加友好、安全和高效。這在集成了多個(gè)設備的工廠(chǎng)自動(dòng)化設置中尤具價(jià)值（圖5）。采集的數據可能會(huì )顯示工作站的提升或降低次數，或者門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉次數。這些數據可以與操作歷史記錄或行業(yè)最佳實(shí)踐進(jìn)行比較，以改進(jìn)單元的設計。
圖5. 在如今的智能工廠(chǎng)中，許多相互連接的機器和設備利用先進(jìn)的電動(dòng)推桿功能來(lái)實(shí)現流暢、同步且安全的制造過(guò)程。
運行數據也可以與受傷報告進(jìn)行交叉分析，這可能表明需要進(jìn)行更多的人體工程學(xué)分析。例如，如果定位壓接模具的推桿不斷報告過(guò)載，則可能表明存在人員受傷的概率，并且可以確定發(fā)生這種情況的單元以及哪些時(shí)間段和工作班次可能會(huì )受到影響。
多元化生存
智能電動(dòng)推桿內置的許多功能使用戶(hù)能夠在解決應用時(shí)考慮到設計簡(jiǎn)化。借助通過(guò)數字方式控制推桿的能力，可提供數字或模擬反饋、允許多個(gè)推桿同步，或添加實(shí)時(shí)監測指標，并且提供了在一體化封裝中完成工作的必要工具?，F在，當用戶(hù)查看一項應用時(shí)，他們可以提供自動(dòng)化解決方案，而不僅僅是往復移動(dòng)的基本功能。智能電動(dòng)推桿可以在自動(dòng)過(guò)程的多個(gè)軸上實(shí)現即插即用的移動(dòng)，而沒(méi)有其他自動(dòng)化技術(shù)（如液壓缸或氣缸）的復雜性問(wèn)題。通過(guò)事先審查應用需求，用戶(hù)很可能會(huì )發(fā)現智能推桿控制運動(dòng)、記錄位置或提供應用指標的能力使其可以從其他技術(shù)中脫穎而出。
展望未來(lái)，機器制造商和最終用戶(hù)的自動(dòng)化解決方案將超越基本功能，并繼續提供更簡(jiǎn)單的解決方案、更長(cháng)的設備使用壽命和更好的長(cháng)期安全性。
這種控制能力越是設備所固有的，用戶(hù)與他們所期望的最終獲益之間的差距就越小?；貓罂赡荏w現在工人滿(mǎn)意度、安全、健康和生產(chǎn)力上，所有這些都會(huì )使價(jià)值鏈中的每個(gè)人獲益。
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