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控制系統(tǒng)

訪談 | 通過自由懸浮的動子托盤實現(xiàn)“飛行運動”

2025China.cn   2019年07月11日

  倍福的XPlanar 平面磁懸浮輸送系統(tǒng)是一款具有開拓創(chuàng)新意義的驅(qū)動產(chǎn)品,其動子托盤可以自由懸浮在由平面模塊組成的傳輸平面上,平面的大小和形狀可根據(jù)具體需求隨意拼接,為簡化生產(chǎn)設備和工廠設計提供了無限潛力。在此次采訪中,我們與來自倍福的資深驅(qū)動技術產(chǎn)品經(jīng)理 Uwe Prü?meier 先生探討了這一系統(tǒng)的獨特價值主張,它可以精確、高動態(tài)且非常靈活地定位動子。

  飛行運動:XPlanar 平面磁懸浮輸送系統(tǒng)是一種產(chǎn)品輸送解決方案,其特點是采用非接觸驅(qū)動原理,不會產(chǎn)生機械磨損

基于飛行運動原理的新型 XPlanar 平面磁懸浮輸送系統(tǒng)的特點是什么?

  Uwe Prü?meier:與 XTS 磁懸浮輸送系統(tǒng)一樣,XPlanar 不僅僅是一個驅(qū)動系統(tǒng),而是一個能夠非常靈活地輸送產(chǎn)品的整體解決方案。與 XTS 不同的是,XPlanar 能夠在二維平面上運動,而且動子能夠在傳輸平面上相互超車,也可以待在緩沖區(qū)或繞過緩沖區(qū)。自由懸浮的動子托盤還具有另一個重要優(yōu)勢:由于采用非接觸式驅(qū)動原理,它們不會產(chǎn)生噪音,且完全無機械磨損。

該系統(tǒng)可為實現(xiàn)輸送任務提供哪些功能?

  Uwe Prü?meier:總的來說,輸送系統(tǒng)只是將產(chǎn)品從一個加工工位移動到下一個加工工位 — 從 A 到 B,然后從 B 到 C,再從 C 到 D,依此類推。如果使用 XPlanar 平面磁懸浮輸送系統(tǒng),這些工位既不需要排成直線,也不需要以固定順序訪問。這意味著指定的產(chǎn)品只需要移動到那些需要對其進行必要加工的工位。通過與二維平面的整合,XPlanar 還開辟了其它幾個選項,包括將單個動子從生產(chǎn)流移除,或者創(chuàng)建特殊等待區(qū)域,以優(yōu)化加工序列的能力。讓速度較快的動子能夠超越速度較慢的動子也很重要,因為這樣可以同時快速地執(zhí)行子進程。不僅每個動子托盤都是作為單根伺服軸單獨進行控制,如果需要,它們也可以與其它動子精確同步。

  在 XPlanar 系統(tǒng)中,動子托盤自由懸浮在可以根據(jù)任何布局隨意拼接的平面模塊上

動子能夠以六自由度進行運動。特別是對于加工工位來說,這能帶來哪些好處?

  Uwe Prü?meier:動子不僅可以向加工工位移動,還可以移入到加工工位中。它們也可以旋轉(zhuǎn)通過所有三根軸承載的有效載荷,從而可以輕松從任何一側(cè)進行處理或檢查。動子也可以升降,甚至傾斜。例如,如果動子稍微傾斜一點,可以防止在輸送裝滿液體的容器情況下快速加速時有液體溢出。

雖然 XPlanar 支持所有復雜的運動選項,但從用戶角度來說,系統(tǒng)設置和部署都是非常簡單的。這里的關鍵因素是什么?

  Uwe Prü?meier:在開始進行開發(fā)時,我們認為非常重要的一點是,系統(tǒng)應該高度集成并且用戶只需接入兩根電纜即可 — 一根用于通過 EtherCAT G 進行數(shù)據(jù)通信,另一根用于供電。因此,所有其它功能已完全整合到模塊中。在設計方面,它們的結(jié)構(gòu)也非常緊湊:每個平面模塊的工作表面與其下方的承載框架之間的距離僅為 4 厘米。

選擇單獨的 XPlanar 組件也同樣簡單嗎?

  Uwe Prü?meier:是的。系統(tǒng)建立在基本組件上,一個尺寸為 24 x 24 厘米的平面模塊,而平面模塊可以布置在任何傳輸平面或軌道布局中。除了這種標準平面模塊外,未來還會推出另一個形狀和尺寸都相同的版本,動子托盤可以在這個版本的平面模塊上旋轉(zhuǎn) 360°,即無限旋轉(zhuǎn)。可用的動子僅在尺寸上有所不同,因此它們的載荷能力也不相同。它們目前的尺寸范圍是 95 x 95 mm...275 x 275 mm,有效載荷范圍為 0.4 kg...6 kg。

  Uwe Prü?meier,倍福資深驅(qū)動技術產(chǎn)品經(jīng)理:“XPlanar 通過其自由的功能組合開辟了全新的設備制造途徑 — 非接觸式產(chǎn)品輸送、二維定位以及額外的在三維空間中的運動?!?/FONT>

TwinCAT 軟件也是實現(xiàn)系統(tǒng)易用性的核心部分。在這里,主要聚焦哪些方面?

  Uwe Prü?meier:我們的主要目標是確保用戶能夠了解平面磁懸浮輸送系統(tǒng)非常易于控制。在 TwinCAT 中,動子托盤看起來像簡單的伺服軸,原則上能夠支持所有六個自由度。然而,由于從實際應用來看,并不總是需要具有六軸都可用的靈活性,或者至少在整個 XPlanar 系統(tǒng)中都不需要,TwinCAT 為此提供了一個可以降低這種復雜性的方法。它通過將每個動子表示為一維軸來實現(xiàn)這一點,一維軸能夠在其它維度上進行可選的附加移動(例如提升、傾斜和旋轉(zhuǎn)),當一維軸到達加工工位時,這些維度就可用了。這意味著,只需要在最開始時在 XPlanar 傳輸平面上設置所需的路線或軌道即可,這樣可以顯著簡化操作。

TwinCAT Track Management 在實現(xiàn)復雜運動序列時起著什么樣的重要作用?

  Uwe Prü?meier:XPlanar 能夠具有卓越靈活性的一個關鍵因素是它輸送產(chǎn)品的能力不僅僅局限于前面提到的單個軌道。您可以定義其它軌道,而且動子可以在它們之間切換。倍福的 TwinCAT Track Management 軟件設計用于支持復雜的運動序列,包括能夠在同一軌道上超越較慢的動子或在等待區(qū)域累積動子,這款用戶友好的軟件工具可以確保,即便在有多個軌道同時運行的情況下,用戶操作起來仍然非常簡單。它允許用戶定義 XPlanar 傳輸平面上通向其它設備區(qū)域的并行車道、旁道或軌道。Track Management 允許動子通過較短的并行段從一個軌道平滑地切換到另一個軌道。實現(xiàn)所有這些任務都只需要使用一個“切換跟蹤”命令即可,用戶無需處理產(chǎn)品流的并入和并出或避免碰撞等細節(jié)問題。動子也可以完全自由定位,無需跟隨任何預設軌道。通過使用 Track Management,只需要將它們發(fā)送到定義好的 XPlanar 傳輸平面空間內(nèi)的特定坐標上,也就是說,不會有任何與其它動子碰撞的風險。

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