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平面馬達:靈活製造的下一步

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Planar Motor Incorporated的平面馬達系統範例

製造商面臨的最大挑戰之一,是對靈活性和多樣化產品選擇日益增長的需求。隨著研發加速,產品設計週期正變得更短,在更短時間內推出更廣泛的產品範圍,消費者也要求更多客製化選項。由於產線切換造成的生產力損失,正成為製造商的主要困擾。

傳統上,裝配線的發展使大量生產在經濟上變得可行,但卻犧牲了靈活性。由於每個製造的產品必須以相同速度通過產線,裝配線上最慢的工作站成為瓶頸,限制了生產速率。眾所周知,在汽車裝配線的發展過程中,亨利·福特曾說過:「任何顧客都可以擁有他想要的任何顏色的汽車,只要是黑色的。」限制油漆顏色的決定,是因為當時唯一能夠乾燥得足夠快的顏色是黑色——選擇其他顏色會拖慢整條裝配線。此外,產品設計的任何變更,如產品的尺寸和形狀,往往意味著生產線需要重建,導致每次變更都會產生巨大的成本負擔。

靈活性的重大進步來自於獨立推車技術的發展,例如Rockwell Automation的iTRAK®和MagneMover®系統。這種輸送方式有效地實現可變間距處理,減少瓶頸的影響。此外,獨立推車本身更具模組化特性,提升靈活性與可擴展性,同時減少因切換造成的停機時間。使用MagneMover®時,產品不再需要經過自動化產線上的每個工作站,允許在同一條產線上生產更廣泛的產品,且無需切換停機時間。最後,獨立推車技術所依據的基本概念——線性馬達——比傳統輸送解決方案具有更少的運動部件,意味著更少的維護和停機時間,以及更快的處理速度。

平面馬達解決方案,如Planar Motor Inc開發的XBots,是為製造商提供靈活性的另一個選擇。平面馬達解決方案由以任意模式佈置的定子組成,以及可在定子表面自由移動的任意數量動子。動子採用磁懸浮技術,提供6自由度控制,通常可承載高達14kg(30lb)的載荷。動子不再受限於軌道,使全新類型的機器設計成為可能。例如,對於需要動態重新配置處理步驟的高度可客製化應用,實現起來變得非常簡單。另一個例子是,動子可輕鬆以2D方式排列,用於包裝應用。最後,由於動子可原地急轉彎,機器所需的佔地面積通常可減少一個數量級,為製造商帶來巨大的間接成本節省。

Planar Motor Incorporated的平面馬達系統範例

Example of a planar motor system from Planar Motor Incorporated

平面馬達的懸浮、非接觸特性帶來了各種其他優勢。無接觸意味著無磨損,而且由於定子沒有移動部件(完全固態),平面馬達的維護需求與CPU晶片相同——也就是說,實際上完全不需要維護。此外,無接觸運動意味著平面馬達非常適合潔淨室環境,因為滑動部件不會產生顆粒。而且,動子和定子之間的物理間隙意味著將平面馬達適應化學腐蝕性或需要沖洗的環境非常簡單——只需在定子和動子上覆蓋一層相容材料,系統即可投入運行。懸浮間隙也意味著平面馬達不受灰塵或髒污環境的影響,因為動子會飛越沉積在飛行表面上的任何小顆粒,且沒有移動部件會被堵塞,灰塵對產品壽命沒有影響。

最後,平面馬達所提供的精確控制帶來了簡化機器設計的新概念。平面馬達具有極高的精度——Planar Motor Inc.的XBots可實現1μm(0.04 thou)重複性——而且運動範圍廣泛,意味著加工站可以大幅簡化。例如,傳統上分配黏合劑的噴嘴可能需要一個2軸平台來到達零件上的所有點,但如果零件在平面馬達上,噴嘴可以固定在一個位置,由零件在噴嘴下方移動。另一個例子是,6DOF控制意味著組裝零件的對準可以由動子完成,而無需額外的機器人或機械。直接驅動的特性也意味著平面馬達具有優異的力回饋——例如,XBots可自動稱重其負載,無需額外硬體。

作為Rockwell自動化技術合作夥伴,我們已盡可能簡化了使用Rockwell自動化可程式邏輯控制器控制我們系統的流程。平面馬達控制器作為Rockwell自動化可程式邏輯控制器與定子和動子之間的介面。高階附加指令庫意味著客戶無需擔心軌跡生成或碰撞避免,能專注於開發其應用。同時,客戶可深入查詢並從平面馬達系統獲取位置、力等回饋資訊。客戶還可利用平面馬達控制器所提供的虛擬/從軸控制功能,並與Rockwell自動化可程式邏輯控制器控制的其他機械同步。最終,控制平面馬達系統對客戶而言將如同操作任何標準EIP裝置一樣簡單且熟悉。

我們很自豪能成為Rockwell自動化龐大工業自動化解決方案生態系統的一員,並期待協助製造商打造靈活、緊湊且免維護的生產線。 

請參閱Planar Motor YouTube頻道以獲取更多資訊

YouTubeYouTube Rockwell自動化展覽會2021
YouTubeYouTube 平面馬達於Achema 2022貿易展

已發佈 2023年4月12日

主題: 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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