在最近的一次播客采访中,我们有幸与倍福自动化公司的杰夫·约翰逊聊了聊直线电机输送机(也被称为智能运输系统)以及倍福的平面电机系统XPlanar。听:
线性电机输送机(在许多情况下,差异化的线性运输系统)可以是一个昂贵而复杂的选择材料和离散产品运输。需要说明的是,大多数线性运输系统都包括线性部分以及弯曲部分和波动部分,以关闭物料处理电路。一些这样的系统上的搬运工可以彼此独立或成群地沿着各种可定制的铁路系统行进。高的动态和精度有助于系统在间隙和分流应用中脱颖而出。大多数智能运输系统并不是为了取代其他运输系统而设计的,但它们的可追溯性可以减少操作中每件物品所需的扫描。
这是由于在系统控制中,移动器映射为单独的伺服轴,所以不会丢失。在传统架构中,这种可追溯性可能需要非常多的扫描仪,这使得智能交通系统值得一些设计。这里有更多关于这方面的信息,来自我们和约翰逊的播客。
COVID扩大了XTS的使用范围:罗氏最近开发了一种新机器,用于生产具有成本效益的检测和监测医疗设备,并选择了Beckhoff XTS作为他们的系统的基础,因为他们需要一个紧凑而灵活的系统。甚至在最初的机器制造之前,工程师们就知道会有需要快速开发的设计变化——所以工程师们希望确保制造具有灵活性。这将使他们的系统随着需求的变化而变化。
直线电机输送机(又称智能轨道或直线运输系统)适用于高速、定位准确的移动物品。
传统的旋转分度系统要求工程师预先知道操作的工位数量,因为他们每次将零件分度到一个工位。不幸的是,一个有8个工位的旋转分度仪不能在需要9个工位的操作中工作,因此工程师被迫重新设计他们的旋转分度仪。
相比之下,智能交通系统在轨道周围有足够的空间,可以很容易地容纳更多的车站,并有效地以异步运动为它们提供服务。换句话说,站点与站点之间的索引可以不同(包括站点之间可能以不同速度运行其进程的缓冲区)。在某些情况下,安装可以包括多个同一工位类型的工位,这些工位执行相对较慢的过程,以便直接将机器吞吐量增加一倍。
各种伺服电机驱动站可与XTS配合使用:更具体地说,Beckhoff运输系统允许控制器将每个移动器注册为一个轴,就像任何其他标准运动轴一样,使用运行传统轴时使用的相同的库、运动函数和凸轮软件进行编程。XTS还有一个内置的移动防撞功能,所以工程师不需要编写程序。相反,它们只是在移动者之间编程,无论这些移动者要去哪里,系统都保持这些间隙。为了与工作站的功能协调,XTS可以被凸轮到其他轴上,反之亦然——它形成了一个紧密耦合的系统,因为一切都是在TwinCAT软件环境中编程的。
因为所有的东西都是作为一个同步系统运行的——而不是一组独立的机器子系统通过一些协议进行大量的来回通信——整个安装可以更快……因为所有那些10到20毫秒的异步通信延迟都消失了。在大型组装机器中,或者在快速处理事物的大型机器中,那10到20毫秒的通信延迟真的是累加了。
贝克霍夫公司的机械电子延伸运输系统(XTS)用于直线运动,目前已在1200多个实际应用中安装。
其他应用程序例子:罗氏机器是一种典型的装配机器,因为它需要对子组件(在一个或多个XTSs上)进行对齐,并全程检查。以罗氏(Roche)的机器为例,它将信用卡大小的医疗设备用两个组件组装起来,这两个组件都包含精细的材料。首先,基于xts的系统将组件带到一个应用工程黏附点的工作站,然后在第二个工作站进行冲孔和折角加工。接下来是专门的光学检查-然后最后一个站将设备粘在一起,并贴上标签。所有这些都是异步过程,需要不同的时间。特别是有多个XTS轨道时,移动者可以从不同的距离移动到不同的站点,并并行地而不是串行地执行工作,这有真正的灵活性和吞吐量提高。
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关于使用运输系统来取代索引器和传送带……乍一看,延伸的运输系统确实类似传统的传送带,带有绕着轨道移动的搬运工。然而,随着机器制造商重新思考他们的设计,他们已经开始围绕XTS构建各种操作,以利用更小的占用空间和异步运动。
正如前面提到的,像XTS这样的线性运输系统可能比传统的选择更贵,尽管在某些情况下,这种成本是合理的。举例来说:在包装,一个XTS的好处是它的异步运动-这与旋转填料的刚性同步运动形成对比。前者允许使用线性填料-所以代替有一个大的旋转分度台的灌装站,XTS允许分度多个灌装头。另外,当产品静止不动时比在索引表上旋转时更容易称重。这意味着XTS能够实现更精确的填充。XTS的最后一个好处是机器占地面积更小,因为XTS不像旋转分度台那样在中间有很大的空白空间。
最尖端的:平面电机
在我们的采访中,我们还和约翰逊聊了聊倍福XPlanar——一种相当迷人的新技术,经常在贸易展上吸引人群——至少在流行病没有导致此类活动取消的情况下。平面电机利用其电机的电磁特性来进行负载的移动和悬浮……这就是为什么它们有时被称为磁悬浮(磁悬浮)级。
在许多情况下,平面电机包括线圈在固定瓦和磁铁在其自由浮动的动议。这使得移动设备可以不受冷却、控制和供电连接的束缚。平面电机的特殊能力包括无限倾斜和旋转移动的能力。
这项技术开发于21世纪初,直到现在还没有在现实世界中实际使用。但贝克霍夫(Beckhoff)的一系列飞机发动机产品XPlanar系列)现已投入生产。
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一些平面电机保持可追溯性,同时提供无限数量的路径,产品或包装可以旅行…悬浮磁移动与6度运动高达5毫米以上平面电机瓦片-无接触操作。
一些现实世界的应用可能很快就会用到平面电机。根据约翰逊的说法,XPlanar和所有的平面电机都是非接触式的——运行的移动装置(也被称为瓦片或冰球)可以悬浮并执行六度的运动。这意味着这些冰球可以在X、Y、Z、旋转和倾斜方向上移动。受益于任务的并行执行(而不是任务的单链串行执行)的应用程序将从基于xplanar的设计中受益最多。对于输出很多大小为1的操作尤其如此。
考虑使用实验室自动化来处理许多COVID测试瓶——或任何涉及瓶的测试类型。根据所涉及的过程,小瓶可能需要送往不同的工作站,甚至是不同的测试设备。这种实验室装置使用基于xplanar的系统,可以以最大的效率和准确性从一个站点到另一个站点。此外,它们非常灵活,这一点(正如COVID教给自动化行业的)很重要。毕竟,2月份对新冠病毒的了解与现在完全不同。设计疫苗生产和测试机器的工程师可能几个月前就开始设计他们的设备了。参与这种动态全球努力的机器,并基于XTS和XPlanar可以迅速适应最终产品的外观。
约翰逊报告说,基于XPlanar的设计确实存在,贝克霍夫在上一届SPS大会上展示了XPlanar在德国维尔(Verl)一家机器制造商制造的等离子处理器上的应用。还有几家欧洲原始设备制造商正处于基于XPlanar的机器的最终概念验证设计阶段,包装设计也在地平线上。
在结束采访时,我们讨论了Beckoff技术帮助机器所有者(和机器制造商)改造以应对COVID,包括Ginolis,快速测试设备制造商.Ginolis创建了模块化的工作单元,通过Beckhoff技术,公司的工程师能够快速重新部署一些机器用于COVID。Johnson报告称,一些原始设备制造商实际上已经这么做了——将封存的机器取出,去掉所有旧的控制系统,用Beckhoff组件替换它们。一家机器制造商在两周内完成了概念验证,并获得了管理层的批准。很快又订购了十几台这种新机器。
COVID刚刚出现时,灵活、模块化的机器和软件的前瞻性非常明显。模块化使它非常容易采取一个工作单元,并迅速改变其运动或过程。关键是把东西设计成模块化,以便对未来的市场变化做出快速反应。毫无疑问,这种模块化和快速的机器设计将继续是推进COVID检测、治疗和预防的关键。