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全新 XPlanar 平面传输系统

2019年04月15日 14:28:23 来源: 麥總mcrazy 智造商

之前我们介绍了不少电驱传输系统,它们大都是基于长定子直线电机技术运行的,同时动子滑块必须要沿着封闭的线性轨道循环串列运转。即使是像ACOPOStrak这样轨道布局已经有了很高的灵活性,其滑块在轨道上的运动依然还是顺序串联的队列方式,它们只能在固定的节点处进行变轨、超越或避让;与此同时,为了实现滑块的循环运转,一套闭环的轨道系统也仍然是必不可少的。

不过,昨天在德国纽伦堡举行的SPSIPCDrives上由Beckhoff展出的一款名为XPlanar的产品,或许会让我们对电驱传输技术再多一点新的认识。

从外观看,XPlanar的结构有点像游戏房里的桌上冰球机。定子部分已经完全没有了所谓“轨道”的概念,取而代之的是由多个“砖块”拼接组成的传输“路面”;其动子结构貌似也十分简单,就是一个扁平的托盘,连支撑导向的滑轮组都木有。

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目测XPlanar运行的原理应该还是比较类似于传统的直线电机的,就是说这些拼装在一起的定子“砖块”内部是集成有驱动装置和动力线圈的,而每一个动子托盘内部也应该是嵌有永磁体的;定子通电后,在上位控制器的指令作用下,传输路面上会生成交变可控的磁场,与动子托盘内部嵌入的永磁体相互之间产生作用力,最终驱动托盘的运动。

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但如果看下官方发布的信息,就不难发现,XPlanar与传统的长定子直线电机在功能上的差别还是蛮大的。个人觉得,有两个关键字是比较值得关注的。

一个是“滑块自由悬浮Free-floatingmovers”。正如下面这张图所看到的,滑块是悬浮在传输平面上运动的,其负载重量是通过滑块与定子线圈之间的磁场作用力支撑的,这样就省去了用于承重的滑轮组。

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另一个是“六自由度SixDegreesofFreedom”。就是说,托盘与路面之间磁场的相互作用,产生的将不再是一个简单的用于启停、加减速的推进、制动力,而是一组带有方向的矢量作用力;这不仅省去了用于导向的滑轮组,还因为摆脱了物理轨道的束缚,而极大的提升了滑块运动姿态的灵活性,让托盘除了可以在二维平面内自由运动以外,还能够完成自转、倾斜、升降...等类型的动作。

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简单看下产品规格。

目前Beckhoff推出的这套XPlanar:其定子模块尺寸为240x240mm,用户可以根据应用需要自由拼装成任意几何形状。

动子托盘则有四种不同规格可供选择:

95x95mm小型移动装置,有效载荷可达0.4kg

155x155mm标准动力装置,有效载荷可达1.5kg

155x275mm长动子,有效载荷可达3kg

275x275mm大型移动装置,有效载荷可达6kg

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运动性能上,XPlanar滑块在平铺的定子路面上运动的最高线速度可达4m/s,加速度可达2g,重复定位精度为50μm;除此以外,它们各自还可以实现:

最大5mm的升降运动,可选择称重功能;

最大5°倾斜运动,用于处理液体的运输;

在特定的定子面板上方±15°或360°范围内的自转运动。

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关于控制接口,官宣称XPlanar系统可以兼容倍福方面于最近新发布的EtherCATG通讯协议。不知这是否与其系统运行较高的复杂性有关,毕竟在控制数据交互方面,XPlanar这种二维平面运控系统与以往的线性传输系统完全不是一个量级的。

而在编程组态方面,Beckhoff则表示XPlaner系统是基于其TwinCAT软件平台的,其中已经集成了滑块运动的路径优化、防撞机制、同步运动等功能,甚至在必要时,用户还可以选择将多个托盘编组控制,以满足较大负载的输送需求。

那么,像XPlanar这样的平面传输系统,其有着怎样的应用特点呢?结合手头有限的信息,和大家分享下我个人的观点。

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首先自然是设备物流系统灵活性的提升。道理很简单:

一方面,因为每个托盘的动作姿态是可以灵活调整的;

另一方面,托盘的运动轨迹不再受到物理轨道的限制,而是可以通过数字程序在传输平面上更加自由的规划的。

因此,XPlanar应该很适合用于多台设备或和多个工位之间较为复杂的物料交接。

其次,可以看到XPlanar以十分简洁的机械结构和无接触的驱动方式,达到了极高的动态传输定位精度,因此,官方表述中称其可以在某些物料输送环节替代传统的机器人、机械臂或复杂的机电装置,这完全是有可能的。

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再者,XPlanar滑块的运动是悬浮式的,运行过程中几乎不会有任何噪音或机械磨损。因此,它应该很适合那些对设备环境要求比较严苛的应用场合,例如:玻璃加工、医药卫生/制药、食品饮料、塑料薄膜、半导体、洁净室...等等。

另外,还是因为滑块运动是无摩擦、非接触的,省去了轨道、导轮和滑轮机构,因此,可以想像,XPlanar在机械方面的使用寿命应该是不难保证的,同时其运行能耗与维护成本也都会是比较低的,这在一定程度上有助于提升设备运营与维护的综合效率。

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当然,和任何新推出的产品技术一样,在用户决定掏钱购买之前,除了各种吸引眼球的亮点以外,总归还有一些更为关键的因素是需要考虑的。而在XPlanar这个平面传输技术上,我觉得至少有这样几点不确定性是值得进一步探讨的:

具体的行业应用场景。也就是落实到特定的机电设备,将给原有系统的布局带来怎样的变化与调整;

操作环境的易用性如何?这主要是指在软件系统中,各个滑块(托盘)运动的轨迹规划、姿态调整以及与其他设备之间同步关系的配置,是基于物理位置、还是面向流程抑或是采用其他方式...

系统采购价格。这一点的重要性,就不用我在这里多说了吧;



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