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新世代工厂输送系统问世 电驱磁浮解决传统机械困境
[作者 王明德]   2019年08月14日 星期三 浏览人次: [2190]

在弹性制造的产线设计中,输送系统是非常关键的一环,所有的协同作业都必须透过实质的产线连接,此一连结不仅是物理性的机械,也包括资料的通讯,不过目前传统的生产输送仍然问题重重。


生产输送问题重重 弹性电驱输送系统可解决


图1 : 采机械式设计的传统输送带不但容易故障,而且采固定式设计,难以因应现在智慧制造的弹性化生产需求,弹性电驱输送系统则以电驱加上磁浮技术,让工厂产线更灵活。
图1 : 采机械式设计的传统输送带不但容易故障,而且采固定式设计,难以因应现在智慧制造的弹性化生产需求,弹性电驱输送系统则以电驱加上磁浮技术,让工厂产线更灵活。

首先是机械磨损,现在的输送系统采用机械链条、不但会产生磨损也会带来较大额度噪音,而且会需要例行性维护,维修也更为复杂,必须耗费大量的维修等待时间,造成产线OEE下降,另外传动精度也有限。


第二个问题是各站之间的位置不能灵活变动,现在制造业急单、??单的比例越来越高,产线弹性的需求大幅提升,而一旦出现变线需求,机械必须花费大量时间重新调校。


第三是缺乏资料沟通与设备协调难度高,传统输送机制无法与控制系统、生产系统进行资料交换,更难以融入到数位化设计的建模中,对要求必须与数位化设备、机器人高精度协同的智慧制造系统,将成为系统盲点。


第四是产品换型周期长,每次调整产线需要进行拆装,重组,花费较多的时间,最後则是输送、上料、加工、下料过程复杂,尤其对於加工工序较多的生产而言,非有效加工时间占比较高,如此将造成产线冗长。


弹性电驱输送系统则解决了上述问题,此系统是在由线圈组构成的直线轨道上运作,动子滑块可以在X轴方向移动,而这个轨道可以为直线、弯道各种形式,可以构成不同的产线形式。



图2 : 弹性电驱输送系统是为了解决生产制程中传统产线的问题,此系统为典型机电一体化设计。(source:B&R)
图2 : 弹性电驱输送系统是为了解决生产制程中传统产线的问题,此系统为典型机电一体化设计。(source:B&R)

由於轨道後的线圈会产生磁力,与滑块的永磁体产生水准方向的排斥力推动滑块的运动这与伺服电机原理一致,只是这个是切开的伺服电机,而且与普通直线电机不同在於它的滑块数量是众多,以贝加莱的SuperTrak轨道为例,此轨道最大可以达到50公尺长,而滑块间距可以在200mm左右分布,最新的ACOPOStrak已经规划的单个专案可以达到320米长度,500个滑块,滑块最小间距50mm。


机电一体设计 可与Digital Twin整合

由於变轨过程是采电磁方式,因此变轨过程中不会造成如传统机械的磨损,而透过电磁系统,也可以将产线的位置等资料进行回??,管理端可完整掌握输送带的动作、位置与速度等资讯,对要求整合制造现场资讯的工业物联网来说,弹性电驱输送系统可主动提供资讯,将数据纳入管控平台,有利於管理人员判断其状况。


另外,弹性电驱输送系统也可以因应产线要求进行客制化设计,例如将小型的轨道设计出像F1一样形成一个「维修站」,当有瑕疵品被检测出来後,即可送到此处,同时此一「维修站」还可以作为更换工装夹具的地方,让维修和更换夹具并不影响当下产线。


弹性电驱输送系统是为了解决生产制程中传统产线的问题而设计,此系统是典型为机电一体化,可与新世代产线的Digital Twin链接。


Digital Twin是整合数位化设计与实体物件,以虚拟建模方式验证产线,并可直接下载到实体物件的控制器中运作,而实体物件的运行过程可以即时在虚拟环境中数位化呈现并调整,


Digital Twin的好处在於可预先规划与验证产线,在专案未进入安装之前即可验证其可行性,另外也可在虚拟环境中调校控制逻辑、同步关系;而在Digital Twin的设计中,即可纳入已经数位化的弹性电驱输送系统,让设计者在初期就可实际掌握整体产线运作状态,落实智慧制造愿景。


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