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随着工业技术的不断发展,工厂的物料输送技术也亟待升级。例如,在锂电池行业,动力电池生产工艺正在不断进行技术迭代、产线自动化程度也不断提高,物料传输已经逐渐成为产线效率的瓶颈。此外,在汽车行业,目前,多数工厂仍然采用传统传输解决方案——高速滚床,这种输送设备在传输速度方面基本达到极限,且其机械结构十分复杂,实现多车型共线的成本也极高,因此需要更为高效的输送系统支持全价值流降本增效,以适应 发展的浪潮。
早在2004年,博世力士乐就开发出第一套在太阳能面板镀膜设备中应用的“磁悬浮”输送系统。经过20年的迭代,博世力士乐与其旗下品牌乐达博华不断升级FTS磁悬浮柔性输送系统,使其满足工业4.0的需要。目前,FTS可以模块化自由拼接组合、迅速切换,完美适配生产工艺不断更新的的超级工厂。
01 什么是磁悬浮输送系统?
在现代化工厂中,物料输送系统负责在工厂的前后道工序之间输送原材料和半成品,其重要性就像道路之于城市,是核心基建和“工业底盘”。如果输送系统运行不畅,整个工厂就会发生“大堵车”,各个设备都只能原地待命。
传统的物料输送系统一般由皮带、链条、电机、减速机等传动部件组成,将电力转化为工件与输送系统之间的摩擦力,以推动工件向前运动。
而磁悬浮输送系统则是把电力转化为可以被精准调控的磁力,直接作用在放置工件的托盘之上,使其获得远大于摩擦力的动力,能够进行高速运动,并通过现代传感器技术实现对工件位置的高精度监控,同时结合运动控制算法,使磁悬浮输送系统既能高速移动,又能精准定位,还能灵活控制。
02 FTS磁悬浮输送系统
FTS(Flexible Transport System)是由博世力士乐荷兰研发团队开发的一项极具创新性的磁驱线性输送技术。该技术与直线电机类似,都是通过改变传统电机的动子定子安装方式,将传统电机的旋转运动转化为直线运动。
然而,传统的直线电机技术,是将电机中的有源部件(线圈)作为动子,无源部件(磁板)作为定子,因此其运动部件需要连接线缆来提供动力,这也导致直线电机仅适用于单动子在短行程内的往复运动的应用场景,无法用来搭建长行程、多动子、复杂布局的输送系统。
FTS技术则完美解决了传统直线电机技术存在的问题:通过反置直线电机的动子和定子,即将有源部件(线圈)作为定子、无源器件(磁板)作为动子,FTS既可以像直线电机一样实现高速高精度的直线运动,又能够摆脱线缆束缚,用于搭建复杂输送系统。
这项创新给运动控制技术带来极大的挑战:如何在毫秒之间采集数十乃至上百个动子的位置信号?如何评估每个动子的运动状态?如何基于上位机的指令对每个动子进行加速减速?
博世力士乐荷兰研发团队在半导体设备领域多年积累,具有世界领先的运动控制技术。结合专有的运动控制硬件与先进的底层算法,FTS磁悬浮传输技术完美解决了磁驱输送技术中的运动控制难题,使客户可以在更多场景中利用这种灵活、高效、智能的输送系统实现智能制造。
03 传统输送线 vs FTS磁悬浮输送系统
传统输送系统:
速度慢,只有0.3m/s
托盘只能单向运行
托盘停止需要挡停器,安装位置固定
定位精度不高,且需要加装额外定位机构
皮带摩擦易产生尘埃
传动机构长期运行需要频繁维护
FTS磁悬浮输送系统:
速度提升10倍以上,可达5m/s
托盘可双向运行,及多个托盘编组
不需挡停器,托盘可在任意位置停止
无需额外定位机构,定位精度达到μ级
除导向系统外,无接触,无摩擦
没有复杂传动机构需要维护
通过控制系统对小车运动进行精确控制,可以实现复杂的输送路径和动作,由于小车精度极高,物料送到工位后,自动化装备也无需“眼睛”,可直接进行加工操作。智能制造时代,磁悬浮传输的想象空间还会越来越大。
04 FTS磁悬浮输送线再升级
此次对软硬件的综合优化,让升级后的FTS磁悬浮输送线可以利用更少的硬件来控制更长的产线,为客户带来更高性价比。
在本次技术更新中,运动控制架构进行了升级,由原有“一拖四”升级为“一拖八”,即每个运动控制节点可以同时控制8个伺服驱动器。同时,通过引入新的传感器信号放大器,使单个节点可支持线体长度由原来的20米扩展为80米。
从应用场景来看,升级后的FTS将更适合 行业中的长托盘重负载应用。
05 FTS磁悬浮输送线应用领域
FTS磁悬浮输送线目前已大规模应用于以下领域:
锂电池:电芯顶盖焊接,X-Ray检测,电芯激光清洗,模组Pack段
光伏:PVD,CVD
半导体:设备内晶圆输送
汽车:白车身焊接,电池包装配,零部件输送
快消品:快消品的生产和包装
3C电子:手机装配,视觉检测
平板显示:Sputter,OLED蒸镀,玻璃基板输送
柔性生产线:多品种柔性自动化线
06 磁悬浮市场,未来可期
有研究显示,未来几年,我国工业领域磁悬浮输送线的市场规模可达百亿元级。长远来看,随着该技术在机场、港口和智能物流领域扩大应用,整体规模有可能再上台阶。
磁悬浮输送线的技术发展趋势也将更加注重系统的智能化和集成化。通过与工业4.0、物联网、人工智能等技术的深度融合,磁悬浮输送线将具备智能调度、远程监控、故障预警等功能,实现物流系统的高效协同和精准控制,有望衍生出更高阶的工业智能。
关于Le-AutomatiX
博世力士乐不断提升和完善对中国客户需求的理解与满足,在持续引领创新技术的同时,开启「多品牌」战略,提供更丰富的产品及解决方案,以满足更加多维的市场需求,助力中国制造业转型升级与可持续发展。因此,服务于工厂自动化领域的「乐达博华(Le-AutomatiX)」应运而生,旨在推进本地生产,以更加高效、更具韧性的本地供应链,让德系自动化产品以「中国速度」满足万千中国用户的发展需求。