智能柔性環(huán)形線智能制造領域新趨勢
文:直驅(qū)與傳動 編輯部2022年第三期
導語:在中國運動控制 / 直驅(qū)技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上,上海果栗自動化科技有限公司 CTO 周金明帶來了《智能柔性環(huán)形線智能制造領域新趨勢》的主題演講,詳細介紹了環(huán)形線的技術特點以及目前智能柔性環(huán)形線的最新開發(fā)動向。
傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展大致可以分成以下幾個階段,第一代是工業(yè)制造1.0時代,主要是人工生產(chǎn)作用生產(chǎn)線,也是最早的流水線方式,它主要以鏈式以及摩擦傳動為主,也就是皮帶類型生產(chǎn)線。后來進入工業(yè)制造2.0時代或者3.0 時代,就是所謂的半自動化以及自動化產(chǎn)線階段,典型應用就是加入了很多旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng),以及同步帶、直線電機等等。到第三個階段即工業(yè)4.0時代,智能柔性生產(chǎn)線被引入,典型應用就是磁懸浮柔性環(huán)形線,當然環(huán)形線的種類也分為幾種,包括環(huán)型的、接駁直線型方式等等。
目前用戶對產(chǎn)線個性化的要求越來越高,包括對數(shù)字化需求、人力因素、客戶不確定性等等,同時多品種、小批量生產(chǎn)對于產(chǎn)線也提出了各種各樣的需求,例如要求產(chǎn)線的生產(chǎn)力不斷提高,保持更高的產(chǎn)品品質(zhì),柔性化生產(chǎn)能力,高速/高精密產(chǎn)線等?! ?無法異步、非固定節(jié)拍生產(chǎn),無法同步運動;
圖 1 磁懸浮柔性線和撥叉機構、皮帶線的技術性能對比
圖1列出了磁懸浮柔性線和撥叉機構、皮帶線的技術性能對比。從中可見,在柔性化、穩(wěn)定性、維護方便性、智能化和投資回報率方面,磁懸浮柔性線都突顯出很大的優(yōu)勢。
傳統(tǒng)產(chǎn)線的“痛點”
柔性環(huán)形線的發(fā)展趨勢,是由于傳統(tǒng)的技術解決不了客戶對于高速、高精密、柔性化的要求。傳統(tǒng)的一些物流線(主要指皮帶、鏈條傳輸系統(tǒng))的“痛點”:
● 皮帶傳輸摩擦時會產(chǎn)生一些粉塵顆粒,影響到產(chǎn)品的品質(zhì),尤其是在面板行業(yè)對于車間的潔凈度要求很高;
● 生產(chǎn)效率低(速度慢,精度差),例如皮帶需要進行第二次定位;
● 成本高,維護困難,能耗高;
● 擴展性差。
制造業(yè)客戶的“痛點”在于對高速產(chǎn)線的需求(4s, 3s線體),而傳統(tǒng)線體設計上下料的時間就是“瓶頸”, 不可能達到柔性產(chǎn)線的產(chǎn)率,另外客戶要求能快速換型,4 個小時完成產(chǎn)品換型,目前只有磁懸浮柔性環(huán)形線可滿足用戶需求。
磁懸浮傳輸技術原理、架構及優(yōu)勢
(1)磁懸浮傳輸線的技術原理和優(yōu)勢
● 效率高:高加速、高速、高精密、無需二次定位;
● 靈活性高:每一個動子都可以獨立控制,可實現(xiàn)同步/異步控制,負載的區(qū)間大;
● 無塵等級高:沒有線纜拖動,沒有顆粒粉塵;
● 通用性高:模塊化設計,制造周期短;
● 擴展性高:定子可以延展到500米,動子數(shù)量可增加至256個;
● 設備占地空間可節(jié)省40%以上。
(2)磁懸浮系統(tǒng)的基本類型
磁懸浮系統(tǒng)大致分成兩大類:環(huán)形線、接駁型,其中,接駁型又可分為全直驅(qū)以及直驅(qū)+皮帶混合型兩種。
標準環(huán)形線 方形環(huán)形線
變軌環(huán)形線
圖 2 iTS 環(huán)形線分類
iTS環(huán)形線原理及分類
環(huán)形線的基本原理是:動子是一個無線纜磁鐵,定子集成了磁懸浮專用驅(qū)動器和線圈,整個定子和動子組成了基本磁懸浮直驅(qū)電機。環(huán)形線的一個基本標準是跑道型, 因為采用的是模塊化生產(chǎn)方式,因此每一個定子都是模塊化的。圓弧導軌中間可以插直線段組成一個方形的環(huán)形線,根據(jù)需要來選擇。目前環(huán)形線主要包括標準環(huán)形線、方形環(huán)形線以及變軌環(huán)形線三種如圖2所示。
接駁型環(huán)形線的技術原理與環(huán)形線基本相同,接駁型又分成了全直驅(qū)方式、直驅(qū)+皮帶回流方式等。接駁線分為水平接駁型、上下接駁型、上下接駁皮帶混合型、水平接駁皮帶混合型。
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