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平面电机:灵活制造的Next步骤

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Planar Motor Incorporated 平面马达系统示例

制造商面临的最大挑战之一是对灵活性和多样化产品选择的需求不断增加。随着研发的加速,产品设计周期越来越短,更多种类的产品在更短时间内发布,消费者对定制选项的需求也越来越多。由于生产线切换导致的生产率损失,正成为制造商的主要难题。

传统上,装配线的发展使大规模生产在经济上变得可行,但以牺牲灵活性为代价。由于每件制造的产品必须以相同速度沿着生产线前进,装配线中最慢的工位就成为瓶颈,限制了生产率。众所周知,在汽车装配线的发展过程中,亨利·福特曾说过:“任何客户都可以选择任何颜色的汽车,只要是黑色。”限制油漆颜色的决定是因为当时唯一能足够快干燥的颜色是黑色——选择其他颜色会减慢整个装配线的速度。此外,产品设计的任何变化,如产品的大小和形状,通常意味着生产线需要重建,每次更改都会带来巨大的成本开销。

独立推车技术(如 Rockwell Automation 的 iTRAK® 和 MagneMover® 系统)的开发,是灵活性方面的一大进步。这种输送方式有效实现了可变节距加工,减少了瓶颈的影响。此外,独立推车本身更具模块化,允许提升灵活性和可扩展性,同时减少因切换导致的停机时间。使用 MagneMover®,产品不再需要访问自动化生产线上的每个工位,从而允许在同一生产线上制造更广泛的产品,无需切换停机时间。最后,独立推车技术所基于的基本概念——线性电机——相比传统输送解决方案,运动部件更少,这意味着维护和停机时间更少,处理速度更快。

平面电机解决方案(如 Planar Motor Inc 开发的 XBots)为制造商提供了额外的灵活性。平面电机解决方案由一组以任意模式布置的定子和任意数量的动子组成,动子可以在定子表面自由移动。动子通过磁悬浮实现 6 个自由度的控制,通常可承载高达 14kg (30″) 的有效负载。动子不再受轨道限制,使全新的机器设计成为可能。例如,在需要动态重新配置处理步骤的高度可定制应用中,实施变得非常简单。再如,动子可以轻松地在二维空间中排列,用于包装应用。最后,由于动子可以灵活转向,机器所需的占地面积通常减少一个数量级,从而为制造商节省大量开销。

Planar Motor Incorporated 平面电机系统示例

Example of a planar motor system from Planar Motor Incorporated

平面电机的悬浮、非接触特性带来了多种其他优势。无接触意味着无磨损,并且由于定子没有运动部件(完全固态),平面电机的维护需求与CPU芯片相同——几乎无需维护。此外,非接触运动意味着平面电机非常适用于无尘室环境,因为滑动部件不会产生颗粒。此外,动子与定子之间的物理间隙使得平面电机能够极其简单地适应化学腐蚀性或需冲洗的环境——只需在定子和动子上方加一层兼容材料,系统即可投入使用。悬浮间隙还意味着平面电机不受灰尘或脏污环境影响,因为动子会飞越沉积在飞行表面上的任何微小颗粒,并且由于没有运动部件会被卡住,灰尘对产品寿命没有影响。

最后,平面电机所提供的精确控制带来了简化机器设计的新理念。平面电机具有极高的精度——Planar Motor Inc. 的XBot可实现1μm(0.04″)的可重复性——而其运动范围意味着加工工位可以大幅简化。例如,传统上分配胶粘剂的喷嘴可能需要一个2轴平台才能到达零件的所有位置,而如果零件位于平面电机上,喷嘴可以固定在一个位置,由零件在喷嘴下方移动。另一个例子是,6DOF控制意味着零件的装配对准可以由动子完成,而无需单独的机器人或机器。直接驱动特性还意味着平面电机具有出色的力反馈——例如,XBot可自动称重其负载,无需额外硬件。

作为Rockwell Automation的技术合作伙伴,我们已尽可能简化了通过Rockwell Automation PLC控制系统的过程。平面电机控制器作为Rockwell Automation PLC与定子和动子之间的接口。高级的用户自定义指令库意味着客户无需担心轨迹生成或碰撞规避问题,而可专注于构建自身应用。同时,客户可以深入获取并接收来自平面电机系统的反馈位置、力等信息。客户还可利用平面电机控制器提供的虚拟/从轴控制功能,并与由Rockwell Automation PLC控制的其他设备同步。最终,控制平面电机系统将像操作任何标准EIP设备一样简单且熟悉。

我们很自豪成为Rockwell Automation庞大工业自动化解决方案生态系统的一员,并期待帮助制造商构建灵活、紧凑且免维护的生产线。

请访问Planar Motor YouTube频道了解更多信息

YouTubeYouTube Rockwell Automation Fair 2021
YouTubeYouTube 平面电机亮相Achema 2022展会

发布时间 2023年4月12日

主题: Food & Beverage Life Sciences

Kevin Xiao
Kevin Xiao
Vice President, Planar Motor
 
Jesse Li
Jesse Li
Mechatronics Engineer at Planar Motor
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