《伺服與運動控製》編輯劉恒
訪德國倍福自動化有限公司 XTS/XPlanar 產品專家丁翔
最(zui)近(jin)，磁(ci)懸(xuan)浮(fu)柔(rou)性(xing)輸(shu)送(song)係(xi)統(tong)在(zai)一(yi)些(xie)新(xin)興(xing)製(zhi)造(zao)業(ye)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)受(shou)到(dao)了(le)業(ye)內(nei)的(de)高(gao)度(du)關(guan)注(zhu)，一(yi)些(xie)技(ji)術(shu)實(shi)力(li)雄(xiong)厚(hou)的(de)工(gong)控(kong)自(zi)動(dong)化(hua)企(qi)業(ye)也(ye)相(xiang)繼(ji)推(tui)出(chu)了(le)自(zi)主(zhu)開(kai)發(fa)的(de)此(ci)類(lei)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。人(ren)們(men)對(dui)於(yu)這(zhe)個(ge)“小眾”的市場的關注不斷升溫。
2012 年，倍福 XTS 磁驅柔性輸送係統一經展出，就迅速在全球各大工業展會上引起轟動。2018 年，倍福又推出了具有六自由度的 XPlanar 平(ping)麵(mian)磁(ci)懸(xuan)浮(fu)輸(shu)送(song)係(xi)統(tong)，並(bing)且(qie)他(ta)們(men)在(zai)各(ge)種(zhong)具(ju)體(ti)項(xiang)目(mu)實(shi)施(shi)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)也(ye)逐(zhu)步(bu)積(ji)累(lei)起(qi)了(le)豐(feng)富(fu)的(de)柔(rou)性(xing)輸(shu)送(song)線(xian)開(kai)發(fa)實(shi)踐(jian)經(jing)驗(yan)。近(jin)期(qi)，本(ben)刊(kan)采(cai)訪(fang)到(dao)德(de)國(guo)倍(bei)福(fu)自(zi)動(dong)化(hua)有(you)限(xian)公(gong)司(si) XTS/XPlanar 產品專家丁翔先生，請他詳細介紹了倍福在這一技術領域的開發思路和技術發展動向。
德國倍福自動化有限公司
XTS/XPlanar 產品專家
丁翔先生
談(tan)到(dao)近(jin)年(nian)來(lai)柔(rou)性(xing)輸(shu)送(song)線(xian)技(ji)術(shu)日(ri)益(yi)受(shou)到(dao)市(shi)場(chang)的(de)高(gao)度(du)關(guan)注(zhu)，丁(ding)翔(xiang)認(ren)為(wei)其(qi)中(zhong)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)多(duo)方(fang)麵(mian)的(de)，在(zai)當(dang)前(qian)全(quan)球(qiu)製(zhi)造(zao)業(ye)數(shu)字(zi)化(hua)轉(zhuan)型(xing)的(de)浪(lang)潮(chao)下(xia)，無(wu)論(lun)是(shi)“中國製造 2025”，還是德國提出的工業 4.0 發展戰略，其目標都是全力推進智能製造，要求設備實現柔性化生產；另一方麵，針對越來越多小批量、多品種的個性化加工需求，如何提高工廠的生產效率，例如實現同時生產或者隻需經過簡單的軟件改造，就可以生產不同批次、不(bu)同(tong)規(gui)格(ge)的(de)產(chan)品(pin)，是(shi)目(mu)前(qian)很(hen)多(duo)製(zhi)造(zao)企(qi)業(ye)共(gong)同(tong)麵(mian)對(dui)的(de)一(yi)個(ge)課(ke)題(ti)，這(zhe)對(dui)於(yu)設(she)備(bei)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)和(he)集(ji)成(cheng)度(du)都(dou)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)訴(su)求(qiu)。在(zai)整(zheng)個(ge)工(gong)廠(chang)生(sheng)產(chan)流(liu)程(cheng)中(zhong)，輸(shu)送(song)係(xi)統(tong)是(shi)其(qi)中(zhong)的(de)重(zhong)要(yao)一(yi)環(huan)，也(ye)往(wang)往(wang)成(cheng)為(wei)製(zhi)約(yue)整(zheng)體(ti)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)提(ti)升(sheng)的(de)一(yi)個(ge)“瓶頸”，而(er)基(ji)於(yu)直(zhi)線(xian)電(dian)機(ji)原(yuan)理(li)的(de)柔(rou)性(xing)輸(shu)送(song)線(xian)係(xi)統(tong)能(neng)很(hen)好(hao)地(di)滿(man)足(zu)上(shang)述(shu)需(xu)求(qiu)，因(yin)此(ci)，這(zhe)類(lei)技(ji)術(shu)方(fang)案(an)被(bei)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)被(bei)應(ying)用(yong)在(zai)目(mu)前(qian)實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)的(de)升(sheng)級(ji)改(gai)造(zao)當(dang)中(zhong)。
動子獨立控製實現異步移動
以倍福的 XTS 磁驅柔性輸送係統、XPlanar 平麵磁懸浮輸送係統為例，丁翔進一步分析道：“機械鏈道或同步帶傳輸係統在柔性化、智能化改造上是非常困難的，這是因為在這些傳統輸送線上所有連接的移動塊或載具都是做同步運動，即以相同的速度、移動相同的距離，這就帶來了一些問題：一是所有操作都需要等待速度最慢的那個工站完成之後，才能移動到下一步，無法‘跳過’某些工站，造成產線速度被限製；二是由於移動距離相同，因此在工站布置上必須要等間距，產線設計受限，容易造成資源浪費；三是無法直接對載具進行操作，而是由其他方式來牽引，在輸送精度上也會出現一定的損失。而我們的 XTS 磁驅柔性輸送係統、XPlanar 平麵磁懸浮輸送係統采用單獨控製的方式，使得每個動子都可以實現異步移動，大幅提高了係統的柔性化程度。”
采用 XTS ciqurouxingshusongxitong，nenggouzhenduichanxianshangzuimandenagegongzhan，tongguozengjiadandukongzhidedongzi，laijiazhuanggongzhandeshuliang，duogedongziweiyizu，zaitongyigegongzhanweizhijinxingtongshijiagong，shidezheyigongzhandejiagongsuduchengbeitisheng，congertupolechanxiansudude“短板”，整體產線不再需要等待的時間，從而極大地提高了產線的生產節拍。
同時，XTS 係統特有的模塊化設計，可以通過選用不同半徑的圓弧電機模塊，形成 L 型、U 型，甚至是正方形等不同形狀的產線，讓客戶可以根據生產現場的實際情況，自由、合(he)理(li)地(di)設(she)計(ji)和(he)安(an)置(zhi)設(she)備(bei)產(chan)線(xian)，顯(xian)著(zhu)提(ti)升(sheng)裝(zhuang)配(pei)和(he)加(jia)工(gong)設(she)備(bei)的(de)一(yi)體(ti)化(hua)集(ji)成(cheng)度(du)，減(jian)小(xiao)占(zhan)地(di)麵(mian)積(ji)，協(xie)助(zhu)客(ke)戶(hu)節(jie)約(yue)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben)。此(ci)外(wai)，倍(bei)福(fu)的(de)一(yi)項(xiang)創(chuang)新(xin)開(kai)發(fa)——無電纜技術（NCT）通過線圈之間的電磁感應以及無線通訊傳輸，實現了 XTS 動子的無線供電及同步實時數據傳輸（數據更新周期為 250 微秒），無需連接線纜拖鏈，大大縮減了安裝空間，再加上支持 EtherCAT biaozhunxieyi，zhenggexitongkeyiyiweimiaojijingdushixiantongbu，chanxianjiagongguochengzhongdemeiyixiangshujujunkezaishusongxianyunxingqijianzhijieyoudongzifankuidaozhongyangkongzhixitong，lingshebeideduorenwuyingyongdedaolezhidefeiyue。
一套完整的模塊化 XTS 係統由電機模塊、導軌和動子，以及裝有 TwinCAT 自動化軟件的工業 PC 構成，可以根據具體的設備或係統布局進行調整。
而 XPlanar 平麵磁懸浮輸送係統則更加靈活，它實現了高達六自由度的懸浮式產品輸送，在同一平麵內，客戶可以將 XPlanar 平麵模塊任意拚接和鋪設，動子集成永磁體，能夠升降和移動負載，運行中的 XPlanar 平麵模塊產生電磁場，讓動子在生產過程中高動態、高(gao)精(jing)度(du)地(di)移(yi)動(dong)。係(xi)統(tong)還(hai)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)運(yun)行(xing)不(bu)同(tong)尺(chi)寸(cun)的(de)動(dong)子(zi)，同(tong)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)上(shang)可(ke)加(jia)工(gong)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)產(chan)品(pin)和(he)包(bao)裝(zhuang)尺(chi)寸(cun)規(gui)格(ge)，在(zai)有(you)限(xian)的(de)生(sheng)產(chan)區(qu)域(yu)內(nei)達(da)到(dao)最(zui)大(da)產(chan)線(xian)吞(tun)吐(tu)量(liang)的(de)目(mu)的(de)，真(zhen)正(zheng)體(ti)現(xian)出(chu)柔(rou)性(xing)、智能製造的先進理念。
PC 控製讓係統功能更豐富
經過多年的市場耕耘，目前倍福的磁驅柔性輸送係統已在醫療、包裝、裝配、電池製造等行業得到了廣泛的應用，尤其是 XTS 係統以其高精度（±10 μm）、高集成度、緊jin湊cou型xing結jie構gou等deng特te點dian，幫bang助zhu醫yi療liao設she備bei商shang實shi現xian小xiao型xing化hua設she計ji，因yin而er在zai醫yi療liao行xing業ye中zhong成cheng為wei了le一yi款kuan成cheng熟shu的de高gao性xing能neng柔rou性xing輸shu送song係xi統tong方fang案an。同tong時shi，倍bei福fu還hai特te別bie推tui出chu了le XTS“衛生型”係統，該 XTS 係統防護等級高達 IP69K，客戶可以用有腐蝕性的液體進行清洗，以滿足部分醫療設備生產中較為苛刻的環境應用要求。
完整的衛生型 XTS 係統
眾所周知，在工控自動化行業，倍福以 PC 控製技術而聞名，在對磁驅柔性輸送係統的開發上，PC 控製技術同樣發揮著至關重要的作用。對此，丁翔介紹道：“磁驅柔性輸送係統本質上是直線電機的一種應用模式，如何精準地控製整個係統才是關鍵，倍福在 PC 控製技術上的專業度是我們產品的一個重要特點，包括驅動、控製、測量、應用開發等都是倍福自主研發，並且掌握著底層的 Know-how 技術原理，這些有利條件能夠支持我們及時響應客戶的實際需求，也是 XTS 和 XPlanar 係統具備較強市場競爭力的根本因素。”
利用基於 PC 的控製技術，XTS、XPlanar 係統的各個獨立控製的動子可以看作是一個一個的軸，每個軸上的所有數據信息都被收集、彙整到同一台 PC 上，經過計算、處理，然後再把執行指令發回給相應的模塊按此操作，PC 準確掌握每個軸的動態信息，這樣就提高了係統同步的準確率以及精度，用戶也可以直接在 PC 上讀取任何所需的數據，便於編程開發。
正是基於這一優秀的控製技術，近年來倍福持續豐富磁驅輸送係統的軟件輔助控製功能，同時簡化操作程序。XTS 係統提供的“Track Management 換軌功能”可讓客戶按照自己的需求設定不同的區域，或是區分不同的加工工藝區間，“換軌功能”借(jie)助(zhu)每(mei)個(ge)動(dong)子(zi)的(de)獨(du)立(li)控(kong)製(zhi)，可(ke)以(yi)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)軌(gui)道(dao)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)切(qie)換(huan)，以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)物(wu)件(jian)的(de)靈(ling)活(huo)輸(shu)送(song)。例(li)如(ru)，在(zai)某(mou)些(xie)醫(yi)療(liao)器(qi)械(xie)生(sheng)產(chan)時(shi)需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)一(yi)個(ge)檢(jian)測(ce)環(huan)節(jie)，當(dang)檢(jian)測(ce)出(chu)不(bu)合(he)格(ge)的(de)產(chan)品(pin)時(shi)，就(jiu)通(tong)過(guo)該(gai)“換軌功能”將產品改換到另一條軌道，移動到人工檢測區進行下一道檢測工作。而 XPlanar 係統的“換軌功能”就(jiu)更(geng)方(fang)便(bian)了(le)，由(you)於(yu)它(ta)是(shi)平(ping)麵(mian)設(she)計(ji)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)分(fen)別(bie)設(she)置(zhi)兩(liang)條(tiao)不(bu)同(tong)的(de)路(lu)徑(jing)，一(yi)條(tiao)路(lu)徑(jing)負(fu)責(ze)加(jia)工(gong)，另(ling)一(yi)條(tiao)路(lu)徑(jing)則(ze)專(zhuan)門(men)負(fu)責(ze)移(yi)動(dong)輸(shu)送(song)，係(xi)統(tong)允(yun)許(xu)動(dong)子(zi)“跳過”某些工站或加工步驟，到達下一個工站完成相應的操作，在機器設備中實現了高度靈活的工件輸送效果。
倍福衛生型 XTS 係統是 HOF Sonderanlagenbau 公司新型醫藥產品輸送係統設計的核心部分。
另外，係統新增的“Leave and Arrival 離開和到達”功能也頗具特色。這個功能允許動子在不停機的情況下離開整個係統，用戶可以在 XTS 係統運行期間移除或添加動子，因此可以在生產模式下動態調整 XTS 輸送係統的運行間距和動子數量；此外，結合換軌功能，還可以設立獨立於正常生產流程的維修區域，將動子移動到該區域進行檢查、清潔或更換載具，在不影響產線產能的前提下，進一步增強了 XTS 係統智能輸送的靈活性。
打開機器設計的想象空間
從目前倍福 XTS 磁驅柔性輸送係統、XPlanar 麵(mian)磁(ci)懸(xuan)浮(fu)輸(shu)送(song)係(xi)統(tong)在(zai)國(guo)內(nei)外(wai)的(de)一(yi)些(xie)典(dian)型(xing)應(ying)用(yong)案(an)例(li)來(lai)看(kan)，可(ke)以(yi)說(shuo)，這(zhe)類(lei)輸(shu)送(song)線(xian)新(xin)技(ji)術(shu)正(zheng)在(zai)為(wei)不(bu)同(tong)行(xing)業(ye)的(de)客(ke)戶(hu)打(da)開(kai)機(ji)器(qi)設(she)計(ji)開(kai)發(fa)上(shang)的(de)想(xiang)象(xiang)空(kong)間(jian)。例(li)如(ru)在(zai)煙(yan)草(cao)罐(guan)裝(zhuang)/袋裝生產中，隻需調用相應的產品專用參數集，通過調整 XTS 係統兩個動子之間的間距，就能輕鬆完成不同規格煙草袋子的罐裝工作；再比如在高精度元器件檢測時，被測元器件被放置在 XPlanar 係統的托盤上，圍繞 Z 軸做 360 度du不bu停ting的de旋xuan轉zhuan，視shi覺jiao相xiang機ji固gu定ding在zai支zhi架jia上shang，就jiu可ke以yi全quan方fang位wei實shi時shi檢jian測ce元yuan器qi件jian是shi否fou有you瑕xia疵ci或huo裂lie縫feng。這zhe些xie巧qiao妙miao的de機ji器qi設she計ji不bu勝sheng枚mei舉ju，更geng為wei重zhong要yao的de是shi，它ta激ji發fa了le設she備bei製zhi造zao商shang強qiang大da的de創chuang造zao力li，開kai發fa出chu更geng符fu合he未wei來lai智zhi能neng製zhi造zao趨qu勢shi的de機ji器qi裝zhuang備bei。
Kliklok 集成式飛機盒裝盒機（ITC）使用倍福的 XTS 磁驅柔性輸送係統完全控製紙盒。
總結
“天(tian)空(kong)才(cai)是(shi)人(ren)類(lei)想(xiang)象(xiang)力(li)的(de)極(ji)限(xian)。我(wo)們(men)致(zhi)力(li)於(yu)為(wei)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)更(geng)廣(guang)闊(kuo)的(de)想(xiang)象(xiang)空(kong)間(jian)，我(wo)們(men)希(xi)望(wang)未(wei)來(lai)的(de)柔(rou)性(xing)輸(shu)送(song)係(xi)統(tong)不(bu)僅(jin)僅(jin)隻(zhi)是(shi)具(ju)有(you)單(dan)純(chun)的(de)載(zai)具(ju)移(yi)動(dong)功(gong)能(neng)，而(er)是(shi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)與(yu)一(yi)些(xie)外(wai)部(bu)機(ji)械(xie)部(bu)件(jian)的(de)結(jie)合(he)，完(wan)成(cheng)更(geng)複(fu)雜(za)的(de)操(cao)作(zuo)工(gong)作(zuo)，讓(rang)動(dong)子(zi)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)多(duo)軸(zhou)的(de)‘機器人’，讓它具備類似於加工工站的作用，這樣在移動的過程中就能完成各種加工任務，從而進一步提升生產效率。”丁翔總結道。
正如 Beckhoff Automation 總裁 Hans Beckhoff 先生所說的：Engineers must save the world！倍福是一家科技驅動型公司，我們一直在努力引領這一場輸送線科技的變革。
關於德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於 1980 年(nian)，總(zong)部(bu)位(wei)於(yu)德(de)國(guo)威(wei)爾(er)市(shi)。作(zuo)為(wei)全(quan)球(qiu)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)驅(qu)動(dong)者(zhe)，倍(bei)福(fu)定(ding)義(yi)了(le)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)的(de)許(xu)多(duo)標(biao)準(zhun)，是(shi)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)的(de)製(zhi)定(ding)者(zhe)和(he)推(tui)動(dong)者(zhe)。公(gong)司(si)所(suo)生(sheng)產(chan)的(de)工(gong)業(ye) PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統，可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作夥伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福於 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶於上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。
更多新聞請瀏覽： https://www.beckhoff.com.cn
